RU1821390C - Экструдер дл полимерных материалов - Google Patents

Abstract

Использование: переработка полимерных материалов с вакуумировэнием их в процессе экструзии. Сущность изобретени : экструдер снабжен нагревательными черв ками, имеющими каждый с нижнего торца цилиндрической формы шейку и концентрично расположенные оси ротора кольца, и заборными неподвижными черв ками; Первый из нагревательных черв ков смонтирован после питающего черв ка ротора перед первым средством измельчени . Последующие нагревательные черв ки выполнены с верхней цилиндрической шейкой , в зоне которых расположены заборные неподвижные черв ки. Они смонтированы с возможностью сопр жени  поверхност ми внутренних их нарезок с поверхност ми верхних шеек нагревательных черв ков. При этом выпускной черв к и головка дл  выпуска материала расположены горизонтально . Подающий черв к размещен параллельно ротору. 4 з.п.ф-лы, 4 ил,

Description

Изобретение относитс  к области переработки полимерных материалов и может использоватьс  на заводах РТИ (резинотехнических изделий) и шинных заводах.

Целью изобретени   вл етс  увеличение производительности переработки при снижении энергоемкости экструдера за счет повышени  эффективности дегазации материала и безнапорной подачи материала в средства измельчени .

На фиг, 1 показан схематично разрез экструдера; на фиг. 2 - зона вакуумирова- ни ; на фиг. 3 - конструкци  верхнего неподвижного кольца; на фиг, 4 - конструкци  нижнего неподвижного кольца.

Экструдер, показанный на фиг. 1 содержит вертикально расположенный корпус 1, в котором параллельно установлены подающий черв к 2, установленный с возможностью вращени , и ротор, состо щий из сердечника 3, на котором насажен питающий черв к 4 ротора. Первый нагревательный черв к 5 расположен после питающего

черв ка 4 ротора перед первым измельчающим средством 6. Число нагревательных черв ков 5 может быть больше двух и зависит от числа ступеней вакуумировани . Кажда  последующа  ступень имеет группу рабочих органов: неподвижный заборный черв к 7, нагревательный черв к 5 и измельчающее средство 6. В данном экструдере зона пластикации отсутствует, а подача материала в средства измельчени  осуществл етс  без напора, что значительно снижает его энергоемкость, Дл  исключени  налипэ- ни  материала на стенки камеры вакуумировани  8, корпус 1 в этом месте имеет зону увеличенного диаметра, а чтобы избежать забивани  окон 9 удалени  газообразных веществ они расположены в верхней части камеры вакуумировани  8 под верхней стенкой 10 корпуса. Нагрев и охлаждение корпуса осуществл етс  жидким энергоносителем , дл  чего корпус 1 имеот рубашку 11. Рубашка 11 корпуса 1 стенх ми разделена на отдельные индивидуальные участки

00

ю

со ч о

теплового контрол . В зоне вакуумирова- ни  участки 12 теплового контрол  соответствуют расположению рабочих органов и участки 13 - расположению камер вакуу- мировани  8. Тепловой контроль участков рабочих органов и участков камер вакууми- ровани  8 осуществл етс  раздельно двум  циркул ционными контурами, имеющими средства регулировани  температуры.

Горизонтальный цилиндр 14 экструдера также имеет рубашку 15, разделенную на отдельные участки, соответствующие расположению функциональных зон: заборной зоны 16 и зоны выдавливани  17, Горизонтальный черв к 18 в зоне выдавливани  17 имеет номинальный диаметр, в зоне 16 забора материала - увеличенный. Заборна  часть 19 горизонтального черв ка также как и черв ки вертикального ротора по диаметру в 1,5-2,5 раза больше номинального диаметра в зависимости от типоразмера машины. Горизонтальный выпускной черв к 18 имеет переходный корпус 20 с большого на номинальный Диаметр. Черв к 18 приводитс  в движение от привода 21. Камера вакуумировани  8 герметизирована феррожидкостным уплотнением 22. На выходе цилиндра 14 установлена головка 23 дл  выпуска материала с фильерой 24.

Устройство камеры вакуумировани  показано на фиг. 2.

Нагревательные черв ки 5 имеют увеличенный диаметр и малую длину, что обеспечивает возможность обработки материала с большой скоростью сдвиговых деформаций за короткий промежуток времени. Дл  этого нарезка этого черв ка 5 имеет на входе и выходе большую глубину, а в средней части за счет конических переходов на сердечнике малую глубину. Нагревательные черв ки 5 установлены на сердечнике ротора 3 посредством шпонок 25. и пружинных колец 26. На нижнем торце эти черв ки 5 имеют концентрично расположенные шейки 27 и кольца 28 средств измельчени , жестко закрепленные на витках..

Между кольцами 28 и шейками 27 концентрично им установлены неподвижные средние кольца 29 средств измельчени , а с наружной стороны колец 28 также неподвижно и герметично в корпусе установлены наружные неподвижные кольца 30. Средние кольца 29 жестко установлены на выступах 31 фланца 32, которым среднее кольцо крепитс  в корпусе. Наружные 30 и средние 29 неподвижные кольца имеют нарезки 33 переменной глубины, измен ющейс  от максимума до нул . Средн   глубина нарезок неподвижных колец имеет обратно пропорциональную зависимость от величины диаметра поверхности, которой сопр гаетс  неподвижное кольцо с подвижным кольцом или шейкой, имеющей одинаковое с кольцом 28 назначение. Суммарна  глубина нарезок неподвижных колец 29 и 30 должна соответствовать расходу материала, равному максимальному расходу через винтовые каналы горизонтального черв ка 18 на уча- . стке зоны выдавливани  при одинаковой

скорости вращени  ротора и горизонтального черв ка 18. Среднее неподвижное кольцо 29 и наружное неподвижное кольцо 30 нарезок могут не иметь. На нижней части неподвижных колец имеютс  уменьшенно5 го сечени  канавки 34. Дл  обеспечени  охлаждени  наружные кольца имеют впадину, образующую с корпусом полость 35, соединенную каналами 36, проход щими через выступы 31 и фланец 32, с полостью 37 сред0 него неподвижного кольца 29. Дл  подвода жидкости в полости 38 неподвижных колец в корпусе имеютс  отверсти  39. Нагревательные черв ки 5 охлаждаютс  путем про- качивани  жидкости через полости 40. Дл 

5 этого сердечник 3 ротора имеет отверстие 41, в которое жидкость подводитс  через трубку 42, на которой установлены резиновые уплотнени  43. В этом случае жидкость подаетс  из отверсти  41 через радиальное

0 отверстие 44 в сердечнике 3, в полости 40 и снова через нижерасположенные радиальные отверсти  44 в отверсти  41. Герметичность соединений обеспечиваетс  за счет использовани  резиновых колец 45.

5 Неподвижные черв ки 7 имеют внутреннюю нарезку 46, сопр гающуюс  с поверхностью верхней шейки 47 нагре- - вательного черв ка 5. От проворачивани  неподвижные черв ки 7 удерживаютс 

0 шпонкой 48. На конце ротора нагревательный черв к 5 имеет торцевое крепление 49. Дл  быстрой смены средств измельчени  - колец 50 (фиг. 3) с канавками 34 - средние неподвижные кольца 29 монтиру5 ютс  посредством фланца 32 между секци ми корпуса 1. На фиг. 3 показана конструкци  среднего неподвижного кольца 29 первой ступени камеры вакуумировани . Кольцо имеет полость 37 дл 

0 охлаждени  и выполнено сварным из двух половин. Основание 51 кольца, поскольку оно не подвергаетс  износу, изготовлено из стали с малым содержанием углерода (например , сталь 3) и имеет выступ 52 дл  на5 правлени  хладагента. Остальна  часть - вершина 53 кольца изготовлена из азотированной стали, например, из стали 38Х2МЮА. Такое сочетание сталэй обеспечивает свариваемость . Дл  герметизации в месте каналов разъем герметизируетс  кольцами 54.

Отдельные детали кольца креп тс  болтами 55.

Нижнее кольцо (фиг,4) отличаетс  лишь тем, что его вершина имеет нарезки 33.

Дл  очистки сердечника 3 ротора (фиг.2) на участке камеры вакуумировани  8 от налипающих частиц материала установлена спираль 56, плотно охватывающа  сердечник 3. Спираль 56 своими концами крепитс  к корпусу. Дл  очистки камер вакуумировани  8 и наблюдени  за процессом имеютс  смотровые стекла 57.

Работа экструдера осуществл етс  следующим образом.

Дл  решени  поставленной задачи прин та технологи  переработки резиновых смесей, при которой загрузка материала и подача его в измельчающее средство производитс  под малым давлением 0,5-1,5 МПа, но при большой скорости сдвига 50- 180 мм/с, за счет чего материал кратковременно за 0,5...1.0 с нагреваетс  до температуры интенсивного испарени  летучих веществ и продавливаетс  через измельчающее средство. Во избежание подгорани  материала температура рабочих поверхностей измельчающих средств поддерживаетс  на уровне 40...70°С, а дл  исключени  конденсации паров на поверхност х камеры вакуумировани  температура корпуса камеры поддерживаетс  высокой на уровне 100-180°С.

Резинова  смесь 58 (фиг. 1) в виде ленты подаетс  в корпус 1 экструдера; где она измельчаетс  кусками, предварительно перемешиваетс , подогреваетс  под действием черв ков 2 и 3 и подаетс  в винтовые каналы первого нагревательного черв ка 5 (фиг.2). На большом диаметре нагревательного черв ка 5 материал за короткое врем  нагреваетс  и подаётс  в винтовые каналы конических нарезок 33 неподвижных колец 29 и 30. Под действием конических нарезок 33 материал продавливаетс  через множество канавок 34, уменьшенного сечени . Это обеспечивает более тонкое измельчение материала и. Следовательно, лучшее вскрытие газовых включений. Стренги, вышедшие из канавок 34, под действием собственного веса спускаютс  в нарезку 46 неподвижного черв ка 7 без их спутывани  и комковани , так как выпуск стренг и их прием производитс  неподвижными рабочими органами. Во избежание конденсации выделившихс  из материала газов температура стенок камеры вакуумировани  8 поддерживаетс  высокой. Это исключает возможность захвата конденсата рабочими органами. В то же врем  рабочие органы интенсивно охлаждаютс , что позвол ет вести переработку на форсированных режимах . Из камеры вакуумировани  8 выделившиес  газы и остатки воздуха через окна 9 непрерывно отсасываютс  вакуум-насосом. 5Измельченный материал, собранный в сплошную массу неподвижным черв ком 7, снова подаетс  в винтовые каналы ниже расположенного нагревательного черв ка 5. Во второй ступени цикл обработки повто0 р етс . Вышедшие из последней ступени

стренги попадают в заборную часть 16 (фиг.1) горизонтального цилиндра, где под действием витков заборной части 19 выпускного черв ка 18 материал под давлением

5 подаетс  в головку 23.

Данное техническое решение позвол ет вести переработку полимерных материалов на повышенных режимах за счет надежного удалени  газообразных ве0 ществ, а исключение забивани  дегазационных окон обеспечивает работу экструдера в автоматическом режиме. Высока  скорость деформации и малое давление при подаче материала в измельчающее средство позво5 л ет снизить энергоемкость процесса, что основываетс  на аномалии в зкости перерабатываемого материала и зависимости изменени  энергоемкости от изменени  давлени . Малое врем  переработки при

0 высокой скорости деформаций увеличивает врем  в зкотёкущего состо ни  при дальнейшей переработке, с использованием диссипативного нагрева. При вертикально- горизонтальном исполнении экструдера

5 более рационально используетс  производственна  площадь.

Claims (5)

1. Формула изобретени  1. Экструдер дл  полимерных материалов , содержащий вертикально расположен0 ный корпус с зоной увеличенного диаметра, с загрузочным окном, камерами дл  ступенчатого вакуумировани , с окнами удалени  газообразных веществ, смонтированный в корпусе с возможностью вращени  подаю5 щей черв к, ротор, выполненный из насаженных на сердечник питающих черв ков, выпускной черв к, головку дл  выпуска материала , средства автоматического регулировани  питани  экструдера, средства

   0 измельчени  в виде подвижных и неподвижных колец, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, С целью увеличени  производительности при снижении энергоемкости экструдера за счет повышени  эффективности дегазации

   5 материала и безнапорной подачи материала в средства измельчени , экструдер снабжен нагревательными черв ками, имеющими каждый с нижнего торца цилиндрической формы шейку и концентрично расположенные оси ротора кольца, и заборными неподвижными черв ками, причем первый из нагревательных черв ков смонтирован после питающего черв ка ротора перед первым средством измельчени , последующие нагревательные черв ки выполнены каждый с верхней цилиндрической шейкой, в зоне которых расположены заборные неподвижные черв ки, смонтированные с возможностью сопр жени  поверхност ми внутренних их нарезок с поверхност ми верхних шеек нагревательных черв ков, при этом выпускной черв к и головка дл  выпуска материала расположены горизонтально, а подающий черв к размещен параллельно ротору.
2. 2. Экструдер по п.1, о т л и ч а ю щ и и - с   тем, что, с целью предотвращени  на- липани  материала и забивани  окон удалени  газообразных веществ, в зоне дегазации камер вакуумировани  размещены зоны увеличенного диаметра корпуса, а окна удалени  газообразных веществ расположены в верхней части этих камер.

   23

   фае.
3. 3. Экструдер по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что он имеет индивидуальные участки теплового контрол  камер вакуумировани  и рабочих органов,
4. 4. Экструдер по п,1, о т л и ч а ю щ и и - с   тем, что подвижные кольца средств измельчени  закреплены на витках с нижнего торца нагревательных черв ков, а неподвижные кольца выполнены с полост ми дл 

   охлаждающей среды и нарезками переменной глубины, расположенными на поверхност х , сопр женных с поверхност ми подвижных колец и шеек нагревательных черв ков.
5. 5. Экструдер по п А о т л и ч а ю щ и и - с   тем, что средние неподвижные кольца средств измельчени , расположенные между подвижными кольцами и шейками нагре- вательных черв ков, установлены на

   выступах фланца дл  креплени  средних колец к корпусу, а полости дл  охлаждающей среды неподвижных колец сообщены между собой посредством каналов, которые выполнены во фланцах и выступах.

   / 34

   45 49

   (pv&.2

   Фиг.З

   JJ

   ФигЛ