RU190941U1

RU190941U1 - Экструдер для переработки разнородных вторичных полимерных материалов

Info

Publication number: RU190941U1
Application number: RU2019106589U
Authority: RU
Inventors: Александр Валерьевич Дядичев; Людмила Александровна Рябичева; Валерий Владиславович Дядичев; Екатерина Андреевна Дядичева; Ирина Викторовна Дядичева
Priority date: 2019-03-07
Filing date: 2019-03-07
Publication date: 2019-07-16

Abstract

Полезная модель относится к области обработки полимерных материалов давлением и может быть использована при переработке полимерных отходов с получением качественных изделий. Устройство содержит корпус, состоящий из зоны питания, зоны сжатия, зоны дозирования, захватное устройство, шнек, выполненный сборным, в зоне питания шнек выполнен в виде конической секции, в зоне дозирования шнек выполнен из двух последовательно расположенных конической и цилиндрической секций, а шнек в зоне сжатия выполнен в виде барьерной секции и смешивающей секции с четырехзаходными непрерывными крестообразными лопастями смешивания, где каждая лопасть имеет прямой участок у основания, от которого влево отходит прямоугольное колено с прямым участком, расположенным под углом 45 градусов с одной стороны, и прямой участок с двумя дугами радиусами 6 мм и 2,4 мм с другой стороны, и окончание в верхней части лопасти в виде ломаной линии, причем нижнее основание лопасти расположено на расстоянии 0,04-0,06 диаметра шнека от поверхности винта шнека, а высота верхней части лопасти 0,24-0,34 диаметра шнека, при длине основания лопасти, равной 0,1-0,19 диаметра шнека, при длине прямого участка 0,11-0,13 диаметра шнека, при длине прямого участка 0,03-0,04 диаметра шнека, при длине прямого участка 0,08-0,09 диаметра шнека, при длине прямого участка 0,17-0,21 диаметра шнека, при радиусе дуги 0,07-0,1 диаметра шнека, при радиусе дуги 0,03-0,04 диаметра шнека, при длине прямого участка 0,11-0,13 диаметра шнека. Технический результат заключается в обеспечении качественного смешивания компонентов путем создания дополнительного сжатия расплава в пределах допустимых сдвиговых деформаций.

Description

Техническое решение относится к области обработки полимерных материалов давлением и может быть использовано при переработке полимерных отходов с получением качественных изделий.

Известен экструдер для переработки термопластов (патент UA №5779, опубл. 15.03.2005, Бюл. №3). Экструдер содержит корпус, захватное устройство, шнек, зону питания, зону сжатия, которая состоит из барьерной секции и секции декомпрессии, зону дозирования, выполненную из последовательных конической и цилиндрической секции.

Недостатком известной конструкции является то, что в случае переработки полимерных материалов, состоящих из вторичного, первичного сырья, наполнителей, красителей и других компонентов, необходимых для вторичных полимерных материалов необходим комплект дорогостоящего оборудования для предварительной подготовки исходного сырья (смесители, пресса, пластификаторы, грануляторы). Использование же напрямую неподготовленного предварительного сырья для известной конструкции не дает хорошего качества получаемых вторичных изделий из-за недостаточных смесительных способностей конструкции.

Задачей технического решения является усовершенствование экструдера за счет новой конструкция шнека в зоне сжатия.

Сущность технического решения: экструдер для переработки полимерных материалов, включающий корпус, состоящий из зоны питания, зоны сжатия, зоны дозирования, захватное устройство, шнек, выполненный сборным, в зоне питания шнек выполнен в виде конической секции, в зоне дозирования, шнек выполнен из двух последовательно расположенных конической и цилиндрической секций, а шнек в зоне сжатия выполнен в виде барьерной секции и смешивающей секции с четырехзаходными непрерывными крестообразными лопастями смешивания, где каждая лопасть имеет прямой участок у основания, от которого влево отходит прямоугольное колено с прямым участком, расположенным под углом 45 градусов с одной стороны и прямой участок с двумя дугами радиусами 6 мм и 2,4 мм с другой стороны и окончание в верхней части лопасти в виде ломаной линии, причем нижнее основание лопасти расположено на расстоянии 0,04-0,06 диаметра шнека от поверхности винта шнека, а высота верхней части лопасти 0,24-0,34 диаметра шнека, при длине основания лопасти равной 0,1-0,19 диаметра шнека, при длине прямого участка 0,11-0,13 диаметра шнека, при длине прямого участка 0,03-0,04 диаметра шнека, при длине прямого участка 0,08-0,09 диаметра шнека, при длине прямого участка 0,17-0,21 диаметра шнека, при радиусе дуги 0,07-0,1 диаметра шнека, при радиусе дуги 0,03-0,04 диаметра шнека, при длине прямого участка 0,11-0,13 диаметра шнека для качественного смешивания компонентов путем создания дополнительного сжатия расплава в пределах допустимых сдвиговых деформаций.

При меньшем соотношении получится большой уступ на выходе барьерной секции между витком барьерной секции и лопастью секции смешивания, который уменьшит давление в зоне экструдера, снизит качественное смешивание мелкодисперсных компонентов и уменьшит прочностные характеристики шнека. При большем соотношении возможно создание критических скоростей и деформаций сдвига материалов, что может привести к его деструкции и расплав не сможет равномерно перемешиваться и продвигаться по экструдеру.

Общими с прототипом признаками являются:

корпус, состоящий из зоны питания, зоны сжатия, зоны дозирования,

захватное устройство,

шнек, выполненный сборным,

в зоне питания шнек выполнен в виде конической секции,

в зоне дозирования, шнек выполнен из двух последовательно расположенных конической и цилиндрической секций.

Отличительными признаками устройства являются:

шнек в зоне сжатия выполнен в виде барьерной секции и смешивающей секции,

шнек в зоне сжатия выполнен четырехзаходными непрерывными крестообразными лопастями смешивания, где каждая лопасть имеет прямой участок у основания, от которого влево отходит прямоугольное колено с прямым участком, расположенным под углом 45 градусов с одной стороны и прямой участок с двумя дугами радиусами 6 мм и 2,4 мм с другой стороны и окончание в верхней части лопасти в виде ломаной линии, размещенными вдоль винта,

нижнее основание лопасти расположено на расстоянии 0,04-0,06 D (диаметра шнека) от поверхности винта шнека,

высота верхней части лопасти равна 0,24-0,34 D,

длина основания лопасти равна 0,1-0,19 D,

длина прямого участка равна 0,11-0,13 D,

длина прямого участка равна 0,03-0,04 D,

длина прямого участка равна 0,08-0,09 D,

длина прямого участка равна 0,17-0,21 D,

радиус дуги равен 0,07-0,1 D,

радиус дуги равен 0,03-0,04 D,

длина прямого участка равна 0,11-0,13 D,

лопасти образуют входной канал с низкими сдвиговыми деформациями, выходной канал с высокими сдвиговыми деформациями и зазор лопасти.

Использование заявленного экструдера при переработке вторичных смесей позволяет сочетать подготовительные операции (наполнение, прессование, смешивание, гранулирование) и операцию получения новых качественных изделий методом экструзии.

На фиг. 1 представлен экструдер.

На фиг. 2 представлена часть шнека с выполненными крестообразными непрерывными лопастями.

Экструдер для переработки полимерных материалов (фиг. 1) содержит корпус 1, захватное устройство 2, шнек 3, выполненный в виде сборной конструкции. Корпус состоит из зоны питания 4, зоны сжатия 5, зоны дозирования 6. В зоне питания 4 шнек выполнен в виде конической секции, в зоне сжатия 5 шнек состоит из барьерной секции 7 и секции смешивания 8 многокомпонентной полимерной смеси. В зоне дозирования 6, шнек 3 выполнен из двух последовательных частей: из конической 9 и цилиндрической секции 10. На (фиг. 2) представлена часть шнека 3 с выполненными четырехзаходными крестообразными непрерывными лопастями 11, скрепленными с винтом 12, расположенного в зоне сжатия 5. Причем нижнее основание 13 лопасти 11 расположено на расстоянии 0,04-0,06 диаметра шнека 3 от поверхности винта 12 шнека 3, а высота верхней части 14 лопасти 11 равна 0,24-0,34 диаметра шнека 3, при длине основания 15 лопасти 11 равной 0,1-0,19 диаметра шнека 3, длине прямого участка 16 равного 0,11-0,13, длине прямого участка 17 равного 0,03-0,04, длине прямого участка 18 равного 0,08-0,09, длине прямого участка 19 равного 0,17-0,21 диаметра шнека 3, и радиусе дуги 20 равного 0,07-0,1 диаметра шнека 3, радиусе дуги 21 равного 0,03-0,04 диаметра шнека 3 и длине прямого участка 22 равного 0,11-0,13 диаметра шнека 3. Крестообразные непрерывные лопасти смешивания 11, где каждая лопасть имеет прямой участок 16 у основания, от которого влево отходит прямоугольное колено с прямым участком 17, 18 и прямым участком 19 расположенным под углом 45 градусов с одной стороны и прямой участок 22 с двумя дугами 20, 21 радиусами 6 мм и 2,4 мм с другой стороны и окончание в верхней части лопасти в виде ломаной линии, при этом материал переходит из входного канала 23 с низкими сдвиговыми деформациями, образующийся между боковой поверхностью лопасти с двумя дугами и корпусом в выходной канал 24, образованный между боковой поверхностью лопасти с прямоугольным коленом с прямым участком, расположенным под углом 45 градусов и корпусом с высокими сдвиговыми деформациями через зазор 25 между корпусом 1 и концом в виде ломаной линии крестообразной непрерывной лопасти 11.

Экструдер для переработки полимерных материалов работает следующим образом (фиг. 1).

Различные полимерные материалы (первичные, вторичные, красители и другие наполнители) подаются отдельными дозаторами в захватное устройство 2, захватывается шнеком 3, который вращается в корпусе 1, в твердом виде транспортируются, и уплотняются в зоне питания 4, потом в зоне 5 в барьерной секции 7 происходит перемещение и полное расплавление полимерной смеси, создание смеси с равномерной по всему объему температурой, в секции смешивания 8 многокомпонентного полимерного расплава зоны сжатия 5 происходит однородное диспергирующее смешивающее воздействие, за счет использования конструкции со смешивающими крестообразными непрерывные лопастями смешивания, где каждая лопасть имеет прямой участок у основания, от которого влево отходит прямоугольное колено с прямым участком, расположенным под углом 45 градусов с одной стороны и прямой участок с двумя дугами радиусами 6 мм и 2,4 мм с другой стороны и окончание в верхней части лопасти в виде ломаной линии, интенсификации сдвиговых деформаций многокомпонентного расплава, коническая 9 и цилиндрическая 10 секции зоны дозирования 6 определяют величину и стабильность давления и производительности, которые развивает экструдер. Четырехзаходные крестообразные непрерывные лопасти 11, скрепленные с винтом 12, расположенного в зоне сжатия 5 обеспечивают однородное смешивание компонентов за счет того, что нижнее основание 13 лопасти 11 и верхняя часть 14 лопасти 11 расположены на указанных расстояниях от поверхности винта 12 шнека 3. Конструктивно установленная длина основания 15 лопасти 11 прямой участок у основания, от которого влево отходит прямоугольное колено с прямым участком, расположенным под углом 45 градусов с одной стороны и прямой участок с двумя дугами радиусами 6 мм и 2,4 мм с другой стороны, имеющих указанные радиусы и окончание в виде ломаной в верхней части лопасти 11 создают диспергирующее воздействие на смесь вторичных полимерных материалов. Усиливает это воздействие прохождение материала из входного канала 23 с низкими сдвиговыми деформациями, в выходной канал 24 с высокими сдвиговыми деформациями через зазор 25 между корпусом 1 и концом в виде ломаной линии крестообразной непрерывной лопасти 11.

Пример. При диаметре шнека 60 мм высота нижнего основания лопасти от поверхности винта шнека составляет 3,6 мм, высота верхней части лопасти составляет 20,4 мм, длина основания лопасти составляет 11,4 мм, длине прямого участка составляет 7,8 мм, длине прямого участка составляет 2,4 мм, длине прямого участка составляет 5,4 мм, длине прямого участка составляет 12,6 мм, при радиусе дуги 6 мм, при радиусе дуги 2,4 мм, при длине прямого участка составляет 7,8 мм. Конструктивные размеры шнека будут измеряться цифровым штангенциркулем с точностью измерения 0,01 мм.

Конструкция крестообразных лопастей при заявленных параметрах обеспечивает лучшее смешивание наполнителя со вторичными полимерными материалами.

Использование заявленного экструдера при переработке комбинированных первичных и вторичных полимерных смесей позволяет сочетать подготовительные операции (наполнение, смешивание, гранулирование, прессование) и операцию получения новых качественных изделий методом экструзии.

Claims

Экструдер для переработки разнородных вторичных полимерных материалов, включающий корпус (1), состоящий из зоны питания (4), зоны сжатия (5), зоны дозирования (6), захватное устройство (2), шнек (3), выполненный сборным, при этом в зоне питания шнек выполнен в виде конической секции, а в зоне дозирования шнек выполнен из двух последовательно расположенных конической (9) и цилиндрической секций (10), отличающийся тем, что шнек в зоне сжатия (5) выполнен в виде барьерной секции (7) и секции смешивания (8) с четырехзаходными непрерывными крестообразными лопастями смешивания (11), скрепленными винтом (12), причем каждая лопасть (11) имеет прямой участок у основания, от которого влево отходит прямоугольное колено с прямым участком, расположенным под углом 45 градусов с одной стороны, и прямой участок с двумя дугами с другой стороны, и окончание в верхней части лопасти в виде ломаной линии, размещенные вдоль винта, при этом нижнее основание (13) лопасти (11) расположено на расстоянии 0,04-0,06 d шнека (3) от поверхности винта (12), высота верхней части (14) лопасти = 0,24-0,34 d шнека (3), при длине основания (15) лопасти = 0,1-0,19 d шнека, при длине прямого участка (16) = 0,11-0,13 d шнека, при длине прямого участка (17) = 0,03-0,04 d шнека, при длине прямого участка (18) = 0,08-0,09 d шнека, при длине прямого участка (19) = 0,17-0,21 d шнека, при радиусе дуги (20) = 0,07-0,1 d шнека, при радиусе дуги (21) = 0,03-0,04 d шнека, при длине прямого участка (22) = 0,11-0,13 d шнека, которые образуют для усиления диспергирующего воздействия на проходящий материал входной канал (23) с низкими сдвиговыми деформациями между боковой поверхностью лопасти с двумя дугами и корпусом, выходной канал (24) с высокими сдвиговыми деформациями, образованный между боковой поверхностью лопасти с прямоугольным коленом с прямым участком, расположенным под углом 45 градусов, и корпусом и зазор (25) между корпусом и концом в верхней части лопасти в виде ломаной линии.