RU2021136C1 - Extruder - Google Patents
Extruder Download PDFInfo
- Publication number
- RU2021136C1 RU2021136C1 SU904838831A SU4838831A RU2021136C1 RU 2021136 C1 RU2021136 C1 RU 2021136C1 SU 904838831 A SU904838831 A SU 904838831A SU 4838831 A SU4838831 A SU 4838831A RU 2021136 C1 RU2021136 C1 RU 2021136C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- worm
- zone
- diameter
- degassing
- housing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкции одночервячных экструдеров, предназначенных для переработки и дегазации гранулированных и порошкообразных термопластов. The invention relates to mechanical engineering and can be used in the construction of single-screw extruders designed for the processing and degassing of granular and powder thermoplastics.
Переработка полимерных материалов часто связана с необходимостью удаления из расплава летучих веществ - воздуха, паров воды, остаточных мономеров, газообразных продуктов разложения, наличие которых в материале существенно снижает качество готовых изделий. The processing of polymeric materials is often associated with the need to remove volatiles from the melt — air, water vapor, residual monomers, gaseous decomposition products, the presence of which in the material significantly reduces the quality of finished products.
Удаление летучих веществ из высоковязких жидкостей, какими являются расплавы полимеров, представляет собой диффузионный процесс, эффективность которого в большой мере определяется размерами и интенсивностью обновления поверхности раздела фаз "жидкость-газ", откуда летучие вещества удаляются практически мгновенно. The removal of volatiles from highly viscous liquids, such as polymer melts, is a diffusion process, the effectiveness of which is largely determined by the size and intensity of the renewal of the liquid-gas interface, from where the volatiles are removed almost instantly.
Известен одночервячный экструдер с зоной дегазации, содержащий корпус и червяк, разделенные на зону пластикации, зону выдавливания и расположенную между ними зону дегазации, снабженную стрейнирующим приспособлением, представляющим собой перфорированный цилиндр, соединенный с червяком, и скребковый элемент, выполненный в виде покрытой слоем тефлона пластины, неподвижно закрепленной в корпусе экструдера (Шенкель Г. Шнековые прессы для пластмасс, Л.: ГХИ, 1962, с. 247-248). A single-screw extruder with a degassing zone is known, comprising a housing and a worm divided into a plasticizing zone, an extrusion zone and a degassing zone located between them, equipped with a strainer, which is a perforated cylinder connected to the worm, and a scraper element made in the form of a Teflon-coated plate fixedly mounted in the body of the extruder (Schenkel G. Screw presses for plastics, L .: GHI, 1962, S. 247-248).
Подобная конструкция стрейнирующего приспособления позволяет увеличить число стрейнирующих отверстий, вместе с тем интенсивность обновления свободной поверхности и интенсивность удаления летучих веществ из расплава в этом экструдере недостаточна, т.к. большая часть стрейнирующей поверхности цилиндра перекрывается слоем расплава, собирающегося при транспортировке материала к выдавливающей зоне червяка со стороны подающей части скребкового элемента. Другим недостатком данной конструкции экструдера с зоной дегазации является невысокая напорная характеристика зоны выдавливания, ограничивающая ее производительность и производительность экструдера в целом, особенно при переработке полимеров в изделия с большим сопротивлением формующего инструмента. Such a design of the straining device allows increasing the number of straining holes, however, the intensity of renewal of the free surface and the rate of removal of volatiles from the melt in this extruder is insufficient, because most of the cylinder surface of the cylinder is blocked by a layer of melt, which is collected during transportation of the material to the extrusion zone of the worm from the side of the feed part of the scraper element. Another disadvantage of this extruder design with a degassing zone is the low pressure characteristic of the extrusion zone, limiting its productivity and the productivity of the extruder as a whole, especially when processing polymers into products with high resistance of the forming tool.
Ближайшим по технической сущности к предложенному решению является экструдер, содержащий корпус с вентиляционным и размещенный в корпусе червяк, разделенные на последовательно расположенные зоны пластикации, дегазации и выдавливания, а также размещенное в зоне дегазации стрейнирующее приспособление, представляющее собой перфорированный цилиндр, охватывающий червяк, и скребковый элемент, выполненный в виде по меньшей мере одной спиральной ленты, размещенной в кольцевом канале, образованном внутренней поверхностью корпуса экструдера и наружной поверхностью перфорированного цилиндра, охватывающей эту поверхность и контактирующей с ней с возможностью относительного вращения, при этом диаметр внутренней поверхности корпуса в зонах пластикации и выдавливания равен диаметру червяка в этих зонах, а в зоне дегазации - равен номинальному значению наружного диаметра спиральной ленты (авторское свидетельство СССР N 1689098, кл. B 29 C 47/76, 1989, заявка 4704850/05, реш. о выдаче 5,6.90). The closest in technical essence to the proposed solution is an extruder containing a housing with a ventilation screw and a worm placed in the housing, divided into successively located zones of plasticization, degassing and extrusion, as well as a strainer placed in the degassing zone, which is a perforated cylinder covering the worm, and a scraper an element made in the form of at least one spiral tape placed in an annular channel formed by the inner surface of the extruder body and the outer surface of the perforated cylinder, covering this surface and in contact with it with the possibility of relative rotation, while the diameter of the inner surface of the body in the plasticization and extrusion zones is equal to the diameter of the worm in these zones, and in the degassing zone it is equal to the nominal value of the outer diameter of the spiral tape (author's USSR certificate N 1689098, class B 29 C 47/76, 1989, application 4704850/05, dec. on extradition 5.6.90).
В указанном решении стрейнирующее приспособление имеет дополнительный перфорированный цилиндр, установленный на выходе кольцевого канала. In this solution, the strainer has an additional perforated cylinder mounted at the output of the annular channel.
Данное техническое решение не обеспечивает роста производительности экструдера и значительного повышения качества очистки полимера от летучих веществ, т. е. эффект обновления свободной поверхности расплава в зоне дегазации достигается только на ограниченном участке при продавливании расплава из канала основного червяка в кольцевой канал через отверстия в первом, по ходу движения материала, перфорированном цилиндре, а дополнительный перфорированный цилиндр не влияет на процесс дегазации и служит для дополнительного перемешивания расплава и направления его из кольцевого канала в канал червяка. This technical solution does not provide an increase in the productivity of the extruder and a significant increase in the quality of purification of the polymer from volatile substances, i.e., the effect of updating the free surface of the melt in the degassing zone is achieved only in a limited area by forcing the melt from the channel of the main worm into the annular channel through the holes in the first along the movement of the material, the perforated cylinder, and the additional perforated cylinder does not affect the degassing process and serves for additional mixing alloy and its direction from the annular channel to the worm channel.
Целью изобретения является увеличение производительности экструдера и эффективности процесса дегазации. The aim of the invention is to increase the productivity of the extruder and the efficiency of the degassing process.
Поставленная цель достигается тем, что в экструдере, содержащем корпус с вентиляционным отверстием и размещенный в корпусе червяк, разделенное на последовательно расположенные зоны пластификации, дегазации и выдавливания, а также размещенное в зоне дегазации стрейнирующее приспособление, представляющее собой перфорированный цилиндр, охватывающий червяк, и скребковый элемент, выполненный в виде по меньшей мере одной спиральной ленты, размещенной в кольцевом канале, образованном внутренней поверхностью корпуса экструдера и наружной поверхностью перфорированного цилиндра, охватывающей эту поверхность и контактирующей с ней с возможностью относительного вращения, при этом диаметр внутренней поверхности корпуса в зонах пластификации и выдавливания равен диаметру червяка в этих зонах, а в зоне дегазации равен номинальному значению наружного диаметра спиральной ленты, согласно изобретению, спиральная лента по наружному диаметру неподвижно закреплена на внутренней поверхности корпуса и направление витков ее выбрано противоположным направлению витков червяка, при этом перфорированный цилиндр жестко соединен с червяком с возможностью совместного с ним вращения, а диаметр червяка в зоне выдавливания выбран большим диаметра червяка в зонах пластикации и дегазации. This goal is achieved by the fact that in an extruder containing a housing with a ventilation hole and a worm placed in the housing, divided into successively located plasticization, degassing and extrusion zones, as well as a strainer located in the degassing zone, which is a perforated cylinder covering the worm and a scraper an element made in the form of at least one spiral tape placed in an annular channel formed by the inner surface of the extruder body and the outer the surface of the perforated cylinder, covering this surface and in contact with it with the possibility of relative rotation, while the diameter of the inner surface of the housing in the plasticization and extrusion zones is equal to the diameter of the worm in these zones, and in the degassing zone is equal to the nominal value of the outer diameter of the spiral tape, according to the invention, spiral the tape along the outer diameter is fixedly mounted on the inner surface of the housing and the direction of its turns is chosen opposite to the direction of the turns of the worm, when ohm perforated cylinder is rigidly connected with the worm, with the joint rotation with it, and the worm diameter in the zone of the extrusion screw diameter chosen large areas in plasticization and degassing.
Кроме того, по внутреннему диаметру спиральной ленты со стороны, обращенной к зоне пластикации, может быть выполнена фаска. Целесообразно, чтобы внутренняя поверхность в перфорированном цилиндре имела бы ребра жесткости, образующие с поверхностью червяка направляющие каналы, а отверстия перфорированного цилиндра были выполнены с увеличением их диаметров в направлении к зоне выдавливания. In addition, a chamfer can be made on the inner diameter of the spiral tape from the side facing the plasticization zone. It is advisable that the inner surface in the perforated cylinder would have stiffeners forming guide channels with the surface of the worm, and the holes of the perforated cylinder should be made with an increase in their diameters towards the extrusion zone.
На фиг. 1 показан общий вид экструдера (продольный разрез); на фиг.2 - узел стрейнирующего приспособления (продольный разрез); на фиг.3 - поперечный разрез стрейнирующего приспособления; на фиг.4 - узел стрейнирующего приспособления в аксонометрии; на фиг.5 - иллюстрация к работе стрейнирующего приспособления. In FIG. 1 shows a general view of an extruder (longitudinal section); figure 2 - site of the strainer (longitudinal section); figure 3 is a cross section of a strainer; figure 4 - site of the strainer in a perspective view; figure 5 is an illustration of the operation of the strainer.
Экструдер содержит корпус 1 (фиг.1) с загрузочным отверстием 2, выходным отверстием 3, удаленным от загрузочного по соединенным с устройством для отсоса летучих веществ, червяк 5, а также привод червяка 5 и другие механизмы и системы, смонтированные на общей станине (на чертеже не показано). The extruder comprises a housing 1 (Fig. 1) with a loading hole 2, an
Корпус 1 и размещенный внутри него червяк 5 выполнены ступенчатыми и по технологичскому и конструктивному признаку делятся на три зоны: зону выдавливания 6, зону пластикации 7 и расположенную между ними зону дегазации 8 (см. фиг. 1). Червяк 5 в зоне выдавливания 6 имеет больший диаметр, чем в зоне пластикации 7 и в зоне дегазации 8. Конструктивно зона выдавливания 6 соединена с остальными зонами резьбовым соединением. Корпус 1 экструдера состоит из двух частей 9 и 10, соединенных с помощью фланцев. Первая часть 9, соответствующая зона пластикации 7 экструдера, по номинальному диаметру внутреннего отверстия и длине рабочей части равна аналогичным размерам червяка 5 в зоне пластикации 7. Диаметр внутреннего отверстия второй части 10 корпуса 1 экструдера равен номинальному диаметру червяка 5 в зоне выдавливания 6, а ее длина - суммарной длине зоны выдавливания 6 и зоны дегазации 8. The
Таким образом, в зоне дегазации 8 между червяком 5 и внутренней поверхностью корпуса 1 образован кольцевой канал А, в котором размещено стрейнирующее приспособление 11 (фиг.2, фиг.3, фиг.4), представляющее собой перфорированный цилиндр 12 с отверстиями 13 на боковой поверхности и скребковый элемент 14, основу которого составляет спиральная лента 15, размещенная в кольцевом канале А, образованном внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью перфорированного цилиндра 12, охватывающая эту поверхность и контактирующая с ней с возможностью вращения. Цилиндр 12 установлен соосно с червяком 5, жестко соединен с ним и образует между внутренней поверхностью цилиндра 12 и поверхностью червяка 5 кольцевой канал Б, сообщенный с винтовым каналом В червяка 5. Спиральная лента 15 в варианте конструкции скребкового элемента, представленном на фиг.1, выполнена по внутренней поверхности гильзы 14, неподвижно закрепленной между фланцами в разъеме корпуса 1 экструдера. При этом по наружному диаметру спиральная лента 15 совпадает с внутренним диаметром корпуса 1, а по внутреннему диаметру сопряжена с наружной поверхностью перфорированного цилиндра 12 с зазором, обеспечивающим возможность его вращения вместе с червяком 5. Thus, in the
Направление витков спиральной ленты 15 противоположно направлению витков винтового канала В червяка 5, а по внутреннему диаметру спиральной ленты 15 со стороны, обращенной к зоне пластикации 7 под углом 30о к поверхности трения, выполнена фаска 16. На внутренней поверхности перфорированного стакана 12 выполнены ребра жесткости 17, которые повышают прочность конструкции и одновременно образуют направляющие каналы Г, при этом отверстия 13 в стенке перфорированного цилиндра 12 выполнены с увеличением их диаметров в направлении к зоне выдавливания 6.The direction of the helical windings of the
Экструдер работает следующим образом. The extruder operates as follows.
Полимерный материал в виде гранул или порошка подают через загрузочное отверстие 2 корпуса 1 экструдера в винтовой канал Б червяка 5, где, по мере продвижения вдоль оси корпуса 1, материал проходит три стадии процесса переработки. На первой стадии - стадии пластикации материала происходит сжатие, плавление полимера и превращение его в расплав, который на входе в зону дегазации 8, поступает в направляющие каналы Г, образованные ребрами жесткости 17 внутри перфорированного цилиндра 12 стрейнирующего приспособления 11. На второй стадии - стадии дегазации, материал продавливается через отверстия 13 в цилиндре 12 и в виде множества отдельных стренг попадает в кольцевой канал А, где в результате резкого увеличения объема рабочих каналов и декомпрессии, растворенные в расплаве полимера газообразные компоненты выделяются из материала и с помощью насоса через вентиляционное отверстие 4 удаляются из зоны дегазации 8. При вращении червяка 5 неподвижная спиральная лента 15 скребкового элемента 14 взаимодействует с вращающейся поверхностью перфорированного цилиндра 12, благодаря ему происходит срез стренг, выходящих из отверстий 13 цилиндpа 12, набегающей спиральной лентой 15. Этим достигается срез и непрерывное обновление поверхности поперечного сечения стренг - свободной поверхности расплава и интенсивное выделение летучих веществ из материала, а направление витков спиральной ленты 15 обеспечивает перемещение расплава по направлению к зоне выдавливания 6 (см. фиг.5). The polymer material in the form of granules or powder is fed through the feed hole 2 of the
Наличие фаски 16 на внутреннем диаметре спиральной ленты 15 сокращает поверхность, контактирующую с наружной поверхностью перфорированного цилиндра 12 - поверхность трения, а, значит, уменьшает затраты мощности и тепловыделение в зоне дегазации 8 экструдера. The presence of the
Ребра жесткости 17, образующие каналы Г, и постепенно увеличивающийся по направлению движения материала диаметр отверстий 13 в цилиндре 12, позволяет ликвидировать застойные зоны в кольцевом канале Б и обеспечить равноскоростной выход материала по всей перфорированной поверхности цилиндра 12. The
На третьей стадии - стадии выдавливания, расплав полимера захватывается витками червяка 5, который в зоне выдавливания 6 имеет больший диаметр, чем в зонах пластикации 7 и дегазации 8, сжимается и транспортируется к выходному отверстию 3 корпуса 1 экструдера, где с помощью формующего инструмента расплав приобретает форму и размеры изделия. At the third stage - the extrusion stage, the polymer melt is captured by turns of the
Геометрия винтового канала В в каждой из функциональных зон червяка 5 обеспечивает основное условие нормальной работы экструдера - равенство расхода по зоне пластикации 7, зоне дегазации 8 и зоне выдавливания 6, а также высокую напорную характеристику последней, достаточную для преодоления сопротивления формующего инструмента. Размеры перфорированной поверхности, число и размеры отверстий 13 в цилиндре 12, шаг и число спиральных лент (число заходов спиральной нарезки на поверхности гильзы 14), позволяет достичь необходимой степени развития и обновления свободной поверхности расплава, чтобы обеспечить требуемую очистку расплава от летучих веществ. The geometry of the screw channel B in each of the functional areas of the
Стрейнирующее приспособление 11, включающее перфорированный цилиндр 12 в сочетании со скребковым элементом 14, выполненным в виде спиральных лент 15, охватывающих цилиндр 12, позволяет резко повысить интенсивность процесса дегазации, главным образом, за счет увеличения размеров и краткости обновления свободной поверхности расплава в зоне отсоса летучих веществ. A
Если в прототипе эффект обновления свободной поверхности расплава в зоне дегазации достигается только на ограниченном участке (не более третьей части по длине), где расплав продавливается через отверстия перфорированного стакана 12 из канала червяка в кольцевую полость, то в экструдере согласно изобретению стрейнирующее приспособление обеспечивает расширение и активное обновление свободной поверхности расплава по всей длине зоны дегазации 8. Таким образом, при равных габаритах зоны дегазации, в предлагаемой конструкции в сравнении с прототипом, размеры свободной поверхности - поверхности испарения летучих веществ, а значит, и интенсивность их удаления из материала, по меньшей мере, в три раза выше. If in the prototype the effect of updating the free surface of the melt in the degassing zone is achieved only in a limited area (no more than a third part in length), where the melt is pressed through the holes of the
Высокая интенсивность процесса дегазации позволяет без снижения качества полимера, значительно увеличить производительность экструдера. Это достигается благодаря тому, что червяк 5 в зоне выдавливания 6 имеет больший диаметр, чем в зоне пластикации 7. Увеличение диаметра червяка 5 в зоне выдавливания 6 в сравнении с зоной пластикации 7, обеспечивает при тех же скоростях вращения червяка 5 рост пропускной способности и напорной характеристики зоны выдавливания 6, что, в свою очередь, дает возможность повысить пpоизводительность червяка 5 по зоне пластикации 7, например, с помощью рифленой гильзы в зоне загрузки, а значит, и производительность экструдера в целом. При этом, зона выдавливания 6 способна преодолеть практически любое сопротивление, создаваемое формующим инструментом. Высокая напорная характеристика и производительность по зоне выдавливания 6 гарантируют надежность работы зоны дегазации 8 при широких колебаниях параметров технологического процесса. The high intensity of the degassing process allows, without reducing the quality of the polymer, to significantly increase the performance of the extruder. This is achieved due to the fact that the
Вместе с тем, использование предлагаемых решений, обеспечивающих высокие технические показатели и значительное улучшение эксплуатационных характеристик экструдеров с зоной дегазации, не требует существенных изменений габаритов и металлоемкости оборудования, что определяет высокий экономический эффект от их внедрения. At the same time, the use of the proposed solutions that provide high technical performance and a significant improvement in the operational characteristics of extruders with a degassing zone does not require significant changes in the dimensions and metal consumption of the equipment, which determines the high economic effect of their implementation.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904838831A RU2021136C1 (en) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | Extruder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904838831A RU2021136C1 (en) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | Extruder |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2021136C1 true RU2021136C1 (en) | 1994-10-15 |
Family
ID=21520695
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904838831A RU2021136C1 (en) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | Extruder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2021136C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2596235C2 (en) * | 2010-03-24 | 2016-09-10 | Ланксесс Интернасьональ Са | Method for production of water and solvent free polymers |
-
1990
- 1990-06-12 RU SU904838831A patent/RU2021136C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1689098, кл. B 29C 47/76, 1989. * |
Шенкель Г. Шнековые прессы для пластмасс, Л.: Гос.научно-технич.из-во химической литературы, 1962, с.247-248. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2596235C2 (en) * | 2010-03-24 | 2016-09-10 | Ланксесс Интернасьональ Са | Method for production of water and solvent free polymers |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2329895C2 (en) | Extruder to process thermoplastic polymer materials | |
JP4574546B2 (en) | Improved mixer for plasticizing screws | |
US3445890A (en) | Two-stage extruder | |
US3191229A (en) | Apparatus for the continuous mixing of plastic material | |
US3924842A (en) | Apparatus for preparing a plasticated material | |
US4501498A (en) | Method and apparatus for extruding thermoplastic material | |
US4408888A (en) | Double-worm extrusion press | |
US3653637A (en) | Apparatus for processing plastic materials | |
US4136969A (en) | Mixing apparatus | |
US5798077A (en) | Screw for plasticating apparatus and method of use | |
US4639143A (en) | Extrusion screw | |
US20050219943A1 (en) | Conical twin-screw extruder and dehydrator | |
GB1595850A (en) | Extruder with multi-channel wave screw | |
US3850414A (en) | Homogenizing extruders | |
US4356140A (en) | Extrusion method with short cycle multichannel wave screw | |
WO2006022839A2 (en) | Apparatus for plasticating thermoplastic resin including polypropylene | |
US4637790A (en) | Multiple-stage plasticating extruders | |
US3407438A (en) | Plasticizing system for plastic materials | |
KR20020027606A (en) | Extruder Screw | |
RU2021136C1 (en) | Extruder | |
US20220134627A1 (en) | Extruder for the viscosity-increasing processing of meltable polymers | |
US3721427A (en) | Extruder for working on thermoplastic materials and non-cross-linked elastomeric materials | |
US20220134626A1 (en) | Extruder for the viscosity-increasing preparation of meltable polymers | |
JP2726186B2 (en) | Extruder for deaeration | |
US4698009A (en) | Granulator for cross-linkable plastic |