RU2120380C1 - Worm-and-disk extruder - Google Patents
Worm-and-disk extruder Download PDFInfo
- Publication number
- RU2120380C1 RU2120380C1 RU97113994A RU97113994A RU2120380C1 RU 2120380 C1 RU2120380 C1 RU 2120380C1 RU 97113994 A RU97113994 A RU 97113994A RU 97113994 A RU97113994 A RU 97113994A RU 2120380 C1 RU2120380 C1 RU 2120380C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- disk
- worm
- extruder
- cone
- feed cylinder
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области переработки высокомолекулярных соединений и предназначено для использования в комбинированных червячно-дисковых экструдерах при производстве присадок полифункционального действия для моторных масел, присадок к топливам и других материалов подобного типа. The invention relates to the field of processing of high molecular weight compounds and is intended for use in combined worm-disk extruders in the production of multifunctional additives for motor oils, fuel additives and other materials of a similar type.
Известен червячно-дисковый экструдер [см. например, патент РФ N 2003467, 1992, М кл. B 29 C 47/52, B 29 C 47/38], содержащий полый корпус (питательный цилиндр) с загрузочной воронкой и размещенным в нем приводным рабочим органом, выполненным в виде червяка с диском на конце, дисковую головку, неподвижный диск и размещенное между ним и дисковой головкой уплотнительное кольцо. Экструдер снабжен упорным элементом, выполненным в виде двух концентрических резьбовых колец, зафиксированных от взаимного смещения в осевом направлении и смонтированных с возможностью независимого поворота относительно продольной оси, при этом наружное кольцо посредством резьбового соединения установлено внутри дисковой головки, внутреннее - на неподвижном диске, а уплотнительное кольцо по его торцевым поверхностям поджато посредством упорного элемента к неподвижному диску. A worm-disk extruder is known [see for example, RF patent N 2003467, 1992, M class. B 29 C 47/52, B 29 C 47/38], comprising a hollow body (feeding cylinder) with a loading funnel and a driving working body located in it, made in the form of a worm with a disk at the end, a disk head, a fixed disk and placed between him and a disk head a sealing ring. The extruder is equipped with a thrust element made in the form of two concentric threaded rings fixed from mutual displacement in the axial direction and mounted with the possibility of independent rotation relative to the longitudinal axis, while the outer ring is installed inside the disk head by means of a threaded connection, the inner one is on the fixed disk, and the sealing the ring on its end surfaces is pressed by means of a thrust element to the fixed disk.
Однако известное устройство не обеспечивает необходимые условия для деструкции высокомолекулярных соединений ввиду относительно низких скоростей сдвига, воздействующих при движении расплавленного материала через данную конструкцию. Это связано с жестким соединением шнека и диска и не дает возможности эффективного управления процессом деструкции. However, the known device does not provide the necessary conditions for the destruction of high molecular weight compounds due to the relatively low shear rates that are affected when the molten material moves through this structure. This is due to the rigid connection of the screw and disk and does not allow effective control of the destruction process.
Известен червячно-дисковый экструдер [см. например, А.с. N 1212833, 1984, М кл. B 29 C 47/52, 47/38], содержащий корпус, размещенные в нем и соединенные с приводами вращения червяк с винтовой нарезкой и последовательно расположенными зонами транспортирования и дозирования и диск, у которого отношение диаметра диска к диаметру червяка выбрано в пределах 3 - 6, при этом отношение высот витков винтовой нарезки червяка в зонах транспортирования и дозирования выбрано превышающим 1 и по большей мере равным 3. A worm-disk extruder is known [see e.g. A.S. N 1212833, 1984, M class. B 29 C 47/52, 47/38], comprising a housing placed in it and connected to rotation drives by a screw with a screw thread and sequentially arranged transportation and dosing zones and a disk in which the ratio of the diameter of the disk to the diameter of the worm is selected within 3 - 6, the ratio of the heights of the turns of the screw cutting of the worm in the transportation and dosing zones is selected to be greater than 1 and at least equal to 3.
Незначительная разница в диаметре червяка и диска и форма рабочего зазора не позволяют обеспечить достаточные сдвиговые деформации в дисковой головке для обеспечения необходимой деструкции перерабатываемого материала. A slight difference in the diameter of the worm and the disk and the shape of the working gap do not allow for sufficient shear deformation in the disk head to ensure the necessary destruction of the processed material.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является червячно-дисковый экструдер [см., например, патент Великобритании N 1050107, кл. B 29 F 3/012, 1966], содержащий питательный цилиндр, размещенный в нем и соединенный с приводом вращения червяк с винтовой нарезкой и последовательно расположенный диск с приводом, причем диск выполнен в виде конической насадки, обращенной вершиной конуса к зоне выходного отверстия питающего цилиндра, и расположен в корпусе с рабочим зазором относительно него. The closest in technical essence to the claimed technical solution is a worm-disk extruder [see, for example, UK patent N 1050107, cl. B 29 F 3/012, 1966], comprising a feeding cylinder placed therein and connected to a rotation drive by a screw with a threaded thread and a sequentially arranged disk with a drive, the disk being made in the form of a conical nozzle facing the tip of the cone to the area of the outlet opening of the feeding cylinder , and is located in the housing with a working gap relative to it.
Экструдер описанной конструкции исключает заметные механохимические воздействия на перерабатываемый полимер. The extruder of the described construction eliminates noticeable mechanochemical effects on the processed polymer.
Задачей предлагаемого изобретения является интенсификация деструкции в перерабатываемом материале за счет нарастания нестабильного воздействия сдвиговых деформаций. The task of the invention is the intensification of destruction in the processed material due to the increase in the unstable effect of shear deformations.
Поставленная задача решается тем, что в червячно-дисковом экструдере, содержащем питательный цилиндр, размещенный в нем и соединенный с приводом вращения червяк с винтовой нарезкой и последовательно расположенный диск с приводом, диск выполнен в виде конической насадки, обращенной вершиной конуса к зоне выходного отверстия питающего цилиндра, причем соотношение сечения рабочего зазора в вершине и основании конуса составляет 1 : 10 и более. Кроме того, в червячно-дисковом экструдере могут быть установлены последовательно два и более диска в виде конической насадки. The problem is solved in that in a worm-disk extruder containing a feeding cylinder placed in it and connected to a rotational drive by a screw with a threaded thread and a sequentially located disk with a drive, the disk is made in the form of a conical nozzle facing the tip of the cone to the area of the feed outlet cylinder, and the ratio of the cross section of the working gap at the top and bottom of the cone is 1: 10 or more. In addition, two or more disks in the form of a conical nozzle can be sequentially mounted in a worm-disk extruder.
Отличительным признаком заявляемого технического решения является то, что диск, выполненный в виде конической насадки, имеет соотношение сечения рабочего зазора в вершине и основании конуса 1 : 10 и более, и, кроме того, число дисков может быть два и более, расположенных последовательно. A distinctive feature of the proposed technical solution is that the disk, made in the form of a conical nozzle, has a ratio of the cross section of the working gap at the top and bottom of the cone 1: 10 or more, and, in addition, the number of disks can be two or more arranged in series.
Выполнение диска в виде конической насадки, обращенной вершиной конуса к зоне выходного отверстия питательного цилиндра, обеспечивает образование расширяющегося конического канала, являющегося рабочим зазором дисковой головки. В процессе работы экструдера высокомолекулярное соединение из загрузочной воронки поступает в полость питательного цилиндра, захватывается витками червяка и перемещается к выходному отверстию питательного цилиндра. Расплав высокомолекулярного соединения двигается по каналам переходника и входного отверстия дисковой головки в ламинарном режиме. Попадая в рабочий зазор дисковой головки, образованный неподвижным корпусом и быстро вращающейся конической насадкой, течение расплава переходит в турбулентное, а особенностью течения в расходящемся коническом канале в условиях преимущественного тангенциального движения является нарастающая нестабильность воздействия сдвиговых деформаций на расплав. Все это вызывает значительные деструкционные явления в расплаве и понижение его молекулярной массы. The implementation of the disk in the form of a conical nozzle facing the top of the cone to the area of the outlet of the feeding cylinder, provides the formation of an expanding conical channel, which is the working gap of the disk head. In the process of operation of the extruder, the high molecular weight compound from the loading funnel enters the cavity of the feeding cylinder, is captured by the turns of the worm and moves to the outlet of the feeding cylinder. The molten macromolecular compound moves through the channels of the adapter and the inlet of the disk head in laminar mode. Getting into the working gap of the disk head, formed by a fixed body and a rapidly rotating conical nozzle, the melt flows into a turbulent flow, and a specific feature of the flow in a diverging conical channel under conditions of preferential tangential motion is the growing instability of the effect of shear deformations on the melt. All this causes significant destruction phenomena in the melt and a decrease in its molecular weight.
Сочетание конструкции конической насадки и ее расположение в экструдере, высоты рабочего зазора и угловой скорости вращения конической насадки обеспечивают понижение молекулярной массы исходного высокомолекулярного соединения на 1 - 3 порядка. The combination of the design of the conical nozzle and its location in the extruder, the height of the working gap and the angular velocity of rotation of the conical nozzle provide a decrease in the molecular weight of the initial high molecular weight compound by 1 to 3 orders of magnitude.
Использование в экструдере двух и более дисков, расположенных последовательно, обеспечивает еще большую деструкцию и понижение молекулярной массы расплава. The use of two or more disks arranged in series in an extruder provides even greater destruction and a decrease in the molecular weight of the melt.
При использовании конической насадки с недостаточной разницей площадей рабочего зазора в вершине и в основании конуса турбулизация расплава происходит, но явление нарастающего нестабильного воздействия сдвиговых деформаций незначительно, вследствие чего деструкция макромолекул расплава несущественна. When using a conical nozzle with insufficient difference in the area of the working gap at the apex and at the base of the cone, melt turbulization occurs, but the phenomenon of increasing unstable effect of shear deformations is insignificant, as a result of which the destruction of melt macromolecules is insignificant.
Таким образом, посредством совокупности отличительных признаков заявляемого технического решения обеспечивается достижение выполняемой цели. Thus, through the combination of distinctive features of the proposed technical solution, the achievement of the fulfilled goal is ensured.
В патентной и технической литературе не имеется сведений о совокупности отмеченных отличительных признаков с указанной целью. In the patent and technical literature there is no information about the totality of the distinguishing features noted for this purpose.
На фиг. 1 изображен продольный разрез экструдера. На фиг. 2 - экструдер с двумя дисковыми головками, расположенными последовательно. In FIG. 1 shows a longitudinal section through an extruder. In FIG. 2 - an extruder with two disk heads arranged in series.
Экструдер содержит питательный цилиндр 1 с загрузочной воронкой 2 и выходным отверстием 3, в котором установлен рабочий орган в виде червяка 4, снабженный индивидуальным приводом. The extruder comprises a
Червяк имеет зоны: транспортирования, пластикации, дозирования и расположен соосно питательному цилиндру. Питательный цилиндр 1 через переходник 5 соединяется с корпусом 6 дисковой головки. Коническая насадка 7 выполнена с возможностью вращения и через крышку 8 с помощью болтов 9 крепится к корпусу 6, образуя дисковую головку. Коническая насадка 7 вершиной конуса обращена к зоне выходного отверстия питающего цилиндра. The worm has zones: transportation, plasticization, dosing and is located coaxially with the feeding cylinder. The
Рабочий зазор дисковой головки определяется регулировочными шайбами 10 и составляет от доли до нескольких миллиметров. The working clearance of the disk head is determined by the adjusting
Коническая насадка 7 по достижении максимального диаметра переходит в цилиндр. Вращение конической насадки 7 осуществляется на валу 11 в системе подшипников индивидуальным регулирующим приводом. В корпусе 6 расположены отверстие 12 и укрепленный в нем патрубок 13, через которые обеспечивается удаление переработанного деструктированного материала из рабочего зазора. Conical nozzle 7 upon reaching the maximum diameter passes into the cylinder. The rotation of the conical nozzle 7 is carried out on the
К патрубку 13 при необходимости может быть присоединена другая дисковая головка для обеспечения большей глубины механодеструкции высокомолекулярного соединения. If necessary, another disk head can be attached to the nozzle 13 to provide a greater depth of mechanical destruction of the high molecular weight compound.
Подготовка экструдера к работе осуществляется в следующем порядке. Preparation of the extruder for operation is carried out in the following order.
В зависимости от перерабатываемого материала, необходимой производительности экструдера и требуемой глубины деструкции высокомолекулярного соединения подбирается температурный интервал червячной части экструдера, обеспечивающий заданную температуру расплава в выходном отверстии. С помощью прокладок 10 устанавливается зазор между корпусом 6 и конической насадкой 7, тем самым фиксируется высота рабочего зазора дисковой головки, которая разогревается с помощью внешних источников тепла до температуры, соответствующей температуре расплава высокомолекулярного соединения. Depending on the material being processed, the required extruder productivity and the required destruction depth of the high molecular weight compound, the temperature range of the extruder worm part is selected, which ensures the given melt temperature in the outlet. Using the
Экструдер работает следующим образом. Высокомолекулярное соединение поступает из загрузочной воронки 2 в полость питающего цилиндра 1, захватывается витками червяка 4 и за счет теплоты нагревателей, установленных на цилиндре 1, и диссипации механической энергии плавится. Расплав через отверстие 3 в переходнике 5 движется в ламинарном режиме и через отверстие в корпусе 6 попадает в рабочий зазор дисковой головки. В рабочем зазоре, образованном внутренней поверхностью неподвижного корпуса 6 и вращающейся наружной поверхностью конической насадки 7, расплав подвергается интенсивным тангенциальным сдвиговым деформациям, которые увеличиваются по мере перемещения расплава от вершины конуса к его основанию. The extruder operates as follows. The high molecular weight compound enters from the
Суммарное движение расплава осуществляется в канале по винтовой линии. Течение расплава в рабочем зазоре переходит из ламинарного в турбулентное и степень турбулентности будет нарастать с увеличением скорости деформации расплава по мере перемещения материала к основанию конуса. The total movement of the melt is carried out in the channel along a helical line. The melt flow in the working gap passes from laminar to turbulent and the degree of turbulence will increase with increasing melt deformation rate as the material moves to the base of the cone.
Особенность течения в расходящемся канале в условиях преимущественного тангенциального движения - нарастающее нестабильное воздействие сдвиговых деформаций на расплав. A feature of the flow in a diverging channel under conditions of predominant tangential motion is the growing unstable effect of shear deformations on the melt.
В условиях турбулизации движения и нестабильных сдвиговых деформаций наблюдаются интенсивные деструкционные процессы, значительно понижающие молекулярную массу исходного высокомолекулярного соединения. Интенсивность и глубина деструкции расплава высокомолекулярного соединения также управляются угловой скоростью вращения конической насадки и величиной рабочего зазора в дисковой головке. Under conditions of turbulization of motion and unstable shear deformations, intense destruction processes are observed that significantly reduce the molecular weight of the initial high molecular weight compound. The intensity and depth of destruction of the melt of high molecular weight compounds are also controlled by the angular velocity of rotation of the conical nozzle and the size of the working gap in the disk head.
Данные испытаний червячно-дискового экструдера приведены в таблице. Test data of the worm-disk extruder are shown in the table.
Как видно из таблицы, переработка тройного сополимера этилена, пропилена и дициклопентадиена (СКЭПТ) (ТУ 2294-022-05766801-94) при температуре расплава 240oC, соотношении S1/S2 (соотношение площадей рабочих зазоров в вершине и у основания конуса), равном 1 : 10 при высоте рабочего зазора 1,5 мм с различной скоростью вращения диска (пример 1 - 3), показало понижение молекулярной массы с 127 • 103 до 10,5 • 103 при 1500 об/мин. То есть в данных условиях достигается деструкция СКЭПТ более чем на порядок и полученный материал может быть использован в качестве присадки к моторному маслу. При уменьшении высоты рабочего зазора интенсивность воздействия сдвиговых деформаций возрастает и глубина деструкции увеличивается (пример 4, 5), достигая значение молекулярной массы 7,2 • 103. В случае изменения геометрии рабочего зазора (пример 6, 7, 8), при котором соотношение S1/S2 становится 1 : 9, глубина деструкции чрезвычайно мала и не позволяет использовать данные материалы в виде присадок.As can be seen from the table, the processing of a triple copolymer of ethylene, propylene and dicyclopentadiene (SKEPT) (TU 2294-022-05766801-94) at a melt temperature of 240 o C, the ratio of S 1 / S 2 (the ratio of the areas of working gaps at the top and bottom of the cone ), equal to 1: 10 with a working gap height of 1.5 mm with different disk rotation speeds (Example 1-3), showed a decrease in molecular weight from 127 • 10 3 to 10.5 • 10 3 at 1500 rpm. That is, under these conditions, the degradation of SKEPT is achieved by more than an order of magnitude and the resulting material can be used as an additive to engine oil. With a decrease in the height of the working gap, the intensity of the impact of shear deformations increases and the depth of destruction increases (Example 4, 5), reaching a molecular weight of 7.2 • 10 3 . In the case of changing the geometry of the working gap (example 6, 7, 8), at which the ratio S 1 / S 2 becomes 1: 9, the depth of destruction is extremely small and does not allow the use of these materials in the form of additives.
Соотношение S1/S2 составляет 1 : 10 и более потому, что, например, при постоянной длине рабочего зазора L соотношение S1/S2 составляет 1 : 35 (угол между рабочим зазором и осью вращения равен 45); S1/S2 составляет 1 : 500 (угол между рабочим зазором и осью вращения равен 90). Соотношение S1/S2 увеличивается до бесконечности в случае увеличения длины рабочего зазора L.The ratio S 1 / S 2 is 1: 10 or more because, for example, with a constant length of the working gap L, the ratio S 1 / S 2 is 1: 35 (the angle between the working gap and the axis of rotation is 45); S 1 / S 2 is 1: 500 (the angle between the working clearance and the axis of rotation is 90). The ratio S 1 / S 2 increases to infinity in the case of an increase in the length of the working gap L.
Использование сополимера этилена с винилацетатом (СЭВА) марки 115-073-075 и содержании винилацетата 22% (ТУ 6-051636-78) с молекулярной массой 1,75 • 104 - 4,07 • 104 позволяет использовать данные материалы в качестве присадок к маслам и топливам. Таким образом, таблица показывает, что при использовании расширяющегося конического зазора, имеющего определенные соотношения площадей в сочетании с другими параметрами воздействия, достигается значительная деструкция полимера при его переработке и полученный материал можно использовать в качестве присадок полифункционального действия.The use of a copolymer of ethylene with vinyl acetate (SEVA) brand 115-073-075 and a vinyl acetate content of 22% (TU 6-051636-78) with a molecular weight of 1.75 • 10 4 - 4.07 • 10 4 allows the use of these materials as additives to oils and fuels. Thus, the table shows that when using an expanding conical gap having certain area ratios in combination with other exposure parameters, significant polymer degradation is achieved during its processing and the resulting material can be used as additives with a multifunctional effect.
Использование предлагаемого экструдера, обеспечивающего необходимую деструкцию высокомолекулярного соединения при получении качественных присадок различного назначения, доступного, простого в изготовлении и в обслуживании, расширит ассортимент выпускаемой качественной продукции. The use of the proposed extruder, which provides the necessary destruction of the high molecular weight compounds to obtain high-quality additives for various purposes, affordable, easy to manufacture and maintain, will expand the range of manufactured quality products.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97113994A RU2120380C1 (en) | 1997-08-14 | 1997-08-14 | Worm-and-disk extruder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97113994A RU2120380C1 (en) | 1997-08-14 | 1997-08-14 | Worm-and-disk extruder |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2120380C1 true RU2120380C1 (en) | 1998-10-20 |
| RU97113994A RU97113994A (en) | 1999-02-10 |
Family
ID=20196369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97113994A RU2120380C1 (en) | 1997-08-14 | 1997-08-14 | Worm-and-disk extruder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2120380C1 (en) |
-
1997
- 1997-08-14 RU RU97113994A patent/RU2120380C1/en active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1091798B1 (en) | Mixing device | |
| US20230416944A1 (en) | Apparatus and method for producing nanofiber | |
| US3029466A (en) | Liquid phase pelleter | |
| EP0110694B1 (en) | Screw extruders | |
| US5460498A (en) | Centrifugal spinning | |
| US5395560A (en) | Extrusion apparatus having a nozzle-headed drum | |
| EP2365900A1 (en) | Apparatus for granulating hot cut | |
| US6454454B1 (en) | Polymer melting and extruding apparatus with linear downstream threads | |
| GB2056358A (en) | Mixer-cooler apparatus for the extrusion of thermoplastic foams | |
| US4444507A (en) | Apparatus and method for melting and conveying plasticated material | |
| RU2120380C1 (en) | Worm-and-disk extruder | |
| US4553922A (en) | Apparatus for processing material | |
| US3424832A (en) | Processing of plastic | |
| CN1537043A (en) | Device for granulating thermoplastic material issuing from orifices | |
| RU8301U1 (en) | WORM-DISK EXTRUDER | |
| EP1070544B1 (en) | Method and apparatus for fabricating bichromal elements | |
| US3358323A (en) | Processing of plastic | |
| RU8303U1 (en) | WORM-DISK EXTRUDER | |
| FR2760384A1 (en) | PROCESS AND APPARATUS FOR THE PRODUCTION OF PELLETS | |
| KR19990008275A (en) | Disc refiners with conical ribbon feeders | |
| RU2117576C1 (en) | Worm-disc type extruder | |
| RU2146615C1 (en) | Disk-type screw extruder | |
| JPH07504135A (en) | screw extruder | |
| US20030039712A1 (en) | Extruding device | |
| JPS62148233A (en) | Single-axial screw extruder |