RU192483U1 - Экструдер для переработки разнородных композитных вторичных полимерных материалов - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области обработки полимерных материалов давлением и может быть использована при переработке полимерных отходов с получением качественных изделий. Устройство включает 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 пирамидообразными лопастями смешивания, где каждая лопасть имеет два прямых участка с одной стороны, два прямых участка с другой стороны и окончание в верхней части лопасти в виде ломаной линии, колено которой расположено под углом 45 и 90°, причем нижнее основание лопасти расположено на расстоянии 0,08-0,1 диаметра шнека от поверхности винта шнека, а высота верхней части лопасти равна 0,25-0,34 диаметра шнека, при длине основания лопасти, равной 0,1-0,22 диаметра шнека, и длине прямого участка 0,11-0,14 диаметра шнека, длине прямого участка 0,06-0,08 диаметра шнека, длине прямого участка 0,16-0,2 диаметра шнека, длине прямого участка 0,06-0,08 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 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 разнородных композитных вторичных 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, отличающийся тем, что шнек в зоне сжатия выполнен в виде барьерной секции и смешивающей секции, содержит четырехзаходные непрерывные пирамидообразные лопасти смешивания, где каждая лопасть имеет два прямых участка с одной стороны, два прямых участка с другой стороны и конец в верхней части лопасти в виде ломаной линии, колено которой состоит из двух частей, расположенных под углом 45° и 90° к прямым участкам лопасти, размещенных вдоль винта, причем нижнее основание лопасти расположено на расстоянии 0,08-0,1 диаметра шнека от поверхности винта шнека, а высота верхней части лопасти равна 0,25-0,34 диаметра шнека, при длине основания лопасти, равной 0,1-0,22 диаметра шнека, и длине прямого участка 16, образованного между основанием и верхней левой частью лопасти, равного 0,11-0,14 диаметра шнека, длине прямого 17 образованного между верхней левой частью лопасти и коленом под углом 45°, равного 0,06-0,08 диаметра шнека, длине прямого участка 18 образованного между коленом под углом 90° и верхней правой частью лопасти, равного 0,06-0,08 диаметра шнека, длине прямого участка 19 образованного между верхней правой частью лопасти и основанием, равного 0,16-0,2 диаметра шнека, входной канал с низкими сдвиговыми деформациями, образованный между боковой поверхностью лопасти с двумя прямыми участками 18, 19 и коленом под углом 90° и корпусом, в выходной канал с высокими сдвиговыми деформациями, образованный между боковой поверхностью лопасти с двумя прямыми участками 16, 17 и коленом под углом 45° и корпусом, и зазор между корпусом и концом лопасти.

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 с четырехзаходными непрерывными пирамидообразными лопастями смешивания, где каждая лопасть имеет два прямых участка с одной стороны, два прямых участка с другой стороны и конец в верхней части лопасти в виде ломаной линии, колено которой состоит из двух частей, расположенных под углом 45° и 90° к прямым участкам лопасти размещенными вдоль винта,

нижнее основание лопасти расположено на расстоянии 0,08-0,1D (диаметра шнека) от поверхности винта шнека,

высота верхней части лопасти равна 0,25-0,34D,

длина основания лопасти равна 0,1-0,22D,

длина прямого участка, образованного между основанием и верхней левой частью лопасти равна 0,11-0,14D,

длина прямого участка, образованного между верхней левой частью лопасти и коленом под углом 45° равна 0,06-0,08D,

длина прямого участка, образованного между коленом под углом 90° и верхней правой частью лопасти равна 0,06-0,08D,

длина прямого участка, образованного между верхней правой частью лопасти и основанием равна 0,16-0,2D,

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 четырехзаходными непрерывными пирамидообразными лопастями смешивания.

Экструдер для переработки разнородных композитных вторичных 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 непрерывными лопастями 11, скрепленными с винтом 12, расположенного в зоне сжатия 5 секции смешивания 8. Причем нижнее основание 13 лопасти 11 расположено на расстоянии 0,08-0,1 диаметра шнека 3 от поверхности винта 12 шнека 3, а высота верхней части 14 лопасти 11 равна 0,25-0,34 диаметра шнека 3, при длине основания 15 лопасти 11 равной 0,1-0,22 диаметра шнека 3 и длине прямого участка 16, равного 0,11-0,14, длине прямого участка 17, равного 0,06-0,08, длине прямого участка 18, равного 0,06-0,08, длине прямого участка 19, равного 0,16-0,2 диаметра шнека 3. Пирамидообразные непрерывные лопасти смешивания 11, где каждая лопасть имеет два прямых участка 16 и 17 с одной стороны и два прямых участка 18 и 19 с другой и окончание в верхней части 14 лопасти 11 в виде ломаной линии, колено 20 которой состоит из двух частей, расположенных под углом 45° к прямым участкам 16, 17, и 90° к прямым участкам 18, 19, размещены вдоль винта 12, при этом материал переходит из входного канала 21 с низкими сдвиговыми деформациями, образующийся между боковой поверхностью лопасти 11 с двумя прямыми участками и коленом 20 под углом 90° и корпусом 1 в выходной канал 22, образованный между боковой поверхностью лопасти 11 с двумя прямыми участками и коленом 20 под углом 45° и корпусом 1 с высокими сдвиговыми деформациями через зазор 23 между корпусом 1 и концом в виде ломаной пирамидообразной непрерывной лопасти 11.

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

Различные полимерные материалы 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 пирамидообразными лопастями смешивания, где каждая лопасть имеет два прямых участка с одной стороны, два прямых участка с другой стороны и конец в верхней части лопасти в виде ломаной линии, колено которой состоит из двух частей, расположенных под углом 45° и 90° для 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 пирамидообразные 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 с двумя прямыми участками 16 и 17 с одной стороны и с двумя прямыми участками 18 и 19 с другой стороны, имеющих указанный градус колена ив верхней части лопасти 11 создают диспергирующее воздействие на смесь вторичных полимерных материалов. Усиливает это воздействие прохождение материала из входного канала 21 с низкими сдвиговыми деформациями, в выходной канал 22 с высокими сдвиговыми деформациями через зазор 23 между корпусом 1 и концом в виде ломаной пирамидообразной непрерывной лопасти 11

Пример. При диаметре шнека 60 мм высота нижнего основания лопасти от поверхности винта шнека составляет 6 мм, высота верхней части лопасти составляет 20,4 мм, длина основания лопасти составляет 13,2 мм, длина прямого участка 8 мм, длина прямого участка 4,8 мм, длина прямого участка 4,8 мм, длина прямого участка 12 мм. Конструктивные размеры шнека будут измеряться цифровым штангенциркулем с точностью измерения 0,01 мм.

Конструкция лопастей с окончаниями в виде ломаной, колено которой расположено под углом 45° и 90°, 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 (1)

1. Экструдер для переработки разнородных композитных вторичных 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, отличающийся тем, что шнек в зоне сжатия выполнен в виде барьерной секции и смешивающей секции, содержит четырехзаходные непрерывные пирамидообразные лопасти смешивания, где каждая лопасть имеет два прямых участка с одной стороны, два прямых участка с другой стороны и конец в верхней части лопасти в виде ломаной линии, колено которой состоит из двух частей, расположенных под углом 45° и 90° к прямым участкам лопасти, размещенных вдоль винта, причем нижнее основание лопасти расположено на расстоянии 0,08-0,1 диаметра шнека от поверхности винта шнека, а высота верхней части лопасти равна 0,25-0,34 диаметра шнека, при длине основания лопасти, равной 0,1-0,22 диаметра шнека, и длине прямого участка (16), образованного между основанием и верхней левой частью лопасти, равного 0,11-0,14 диаметра шнека, длине прямого участка (17), образованного между верхней левой частью лопасти и коленом под углом 45°, равного 0,06-0,08 диаметра шнека, длине прямого участка (18), образованного между коленом под углом 90° и верхней правой частью лопасти, равного 0,06-0,08 диаметра шнека, длине прямого участка (19), образованного между верхней правой частью лопасти и основанием, равного 0,16-0,2 диаметра шнека, входной канал с низкими сдвиговыми деформациями, образованный между боковой поверхностью лопасти с двумя прямыми участками с правой стороны лопасти и коленом под углом 90° и корпусом, и выходной канал с высокими сдвиговыми деформациями, образованный между боковой поверхностью лопасти с двумя прямыми участками с левой стороны лопасти и коленом под углом 45° и корпусом (как показано на фиг.2), а между корпусом и концом лопасти образован зазор.

Images