RU2121436C1

RU2121436C1 - Polymeric material machining worm press

Info

Publication number: RU2121436C1
Application number: RU97111289A
Authority: RU
Inventors: А.П. Болдырев; Р.Т. Шияпов; А.Ю. Назаров; Ш.К. Хабиров; М.А. Федотенко; В.Н. Авдеев
Original assignee: Акционерное общество "Нижнекамскнефтехим"
Priority date: 1997-07-04
Filing date: 1997-07-04
Publication date: 1998-11-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; chemical and rubber industries. SUBSTANCE: worm press has housing with charging funnel and worm shaft, filtering screen and die plate mounted at outlet of discharge arrangement, worm shaft electric motor current sensor and die plate temperature sensor. Polymeric material granulator with grain size regulator and pressure transmitter are installed additionally in discharge arrangement. Polymeric material moisture concentration sensor and computing device are installed at press outlet. Inputs of computing device are connected, respectively, with outputs of worm shaft electric motor current sensor, die plate temperature sensor, pressure transmitter and polymeric material moisture concentration sensor. Output of computing device is connected with input of polymeric material grain size regulator. EFFECT: possibility of control of moisture concentration at outlet of worm press, regulation of grain size, more complete removal of moisture, enhanced rheological properties of polymeric material. 1 dwg

Description

Предполагаемое изобретение относится к химическому машиностроению, в частности к устройствам, предназначенным для обезвоживания полимерных материалов, и может быть использовано в производстве синтетических каучуков, например бутилкаучука, полизопренового каучука и др. The alleged invention relates to chemical engineering, in particular to devices designed for the dewatering of polymeric materials, and can be used in the manufacture of synthetic rubbers, such as butyl rubber, polyisoprene rubber, etc.

Известен червячный пресс для производства резиновых изделий, содержащий корпус, загрузочную воронку для полимерных материалов, фильерную плиту с решеткой и выгрузное приспособление { "Машины и аппараты резинового производства", Под. ред. Д.М. Баркова, М. "Химия", 1975 г., стр.64-65}. Недостатком устройства является невысокое количество получаемых полимерных материалов из-за несовершенства конструкции фильерной плиты и фильтрующей решетки; не учитывается нагрузка по току на электродвигатель червячного вала пресса, не контролируется температура фильерной плиты. Все это приводит к неполному удалению влаги из полимерного материала. Known worm press for the production of rubber products, comprising a housing, a loading funnel for polymeric materials, a die plate with a grill and an unloading device {"Machines and apparatuses of rubber production", Under. ed. D.M. Barkova, M. "Chemistry", 1975, pp. 64-65}. The disadvantage of this device is the low amount of polymer materials obtained due to imperfections in the design of the die plate and filter grate; the current load on the electric motor of the press worm shaft is not taken into account, the temperature of the die plate is not controlled. All this leads to incomplete removal of moisture from the polymer material.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является червячный пресс для обработки полимерных материалов, который содержит корпус, загрузочную воронку, установленный в нем червячный вал и смонтированные на выходе полимерного материала из корпуса фильерную плиту и решетку с отверстиями, при этом соотношение площадей суммарных сечений плиты и решетки выбрано равным 3: 1. Кроме того, для исключения забивки решетки и снижения производительности пресса контролируют ток электродвигателя червячного вала, а также температуру фильерной плиты, { авт. свид. N 1599209, B 29 B 13/06, 15/02 от 15.10.90г., Бюлл N 38}. Closest to the proposed invention is a worm press for processing polymeric materials, which comprises a housing, a loading funnel, a worm shaft installed therein and a die plate and a grating with holes mounted at the outlet of the polymeric material from the housing, and the ratio of the total cross-sectional areas of the plate and grating is selected equal to 3: 1. In addition, to prevent clogging of the grate and reduce the productivity of the press, the current of the worm shaft motor and the temperature of the die plate are controlled , {ed. testimonial. N 1599209, B 29 B 13/06, 15/02 of 10/15/90, Bull N 38}.

Недостатком указанного устройства является недостаточно высокое качество получаемых полимерных материалов, т.к. не контролируется концентрация влаги на выходе пресса и не регулируется размер гранул получаемого полимерного материала. The disadvantage of this device is the insufficiently high quality of the obtained polymer materials, because the moisture concentration at the exit of the press is not controlled and the granule size of the obtained polymer material is not regulated.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества получаемого материала. The task of the invention is to improve the quality of the material obtained.

Поставленная задача решается тем, что в известный червячный пресс для обработки полимерных материалов, содержащий корпус с загрузочной воронкой и червячным валом; фильтрующую решетку и фильерную плиту с отверстиями, смонтированные на выходе выгрузного приспособления, а также датчик тока электродвигателя червячного вала и датчик температуры фильерной плиты, дополнительно устанавливают в выгрузном приспособлении гранулятор полимерного материала с регулятором размера гранул и датчиком давления, датчик концентрации влаги полимерного материала на выходе из пресса, а также вычислительное устройство, при этом входы вычислительного устройства соединены соответственно с выходами датчика электродвигателя червячного вала, датчика температуры фильерной плиты, датчика давления и датчика концентрации влаги полимерного материала, а выход вычислительного устройства соединен с входом регулятора размера гранул полимерного материала. The problem is solved in that in the known worm press for processing polymer materials, comprising a housing with a loading funnel and a worm shaft; a filter grate and a die plate with holes mounted at the outlet of the discharge device, as well as a current sensor of the worm shaft motor and a temperature sensor of the die plate, additionally install a granulator of polymer material with a granule size regulator and pressure sensor, a moisture concentration sensor of the polymer material at the output from the press, as well as a computing device, while the inputs of the computing device are connected respectively to the outputs of the electric motor sensor the worm shaft, the temperature sensor of the die plate, the pressure sensor and the moisture concentration sensor of the polymer material, and the output of the computing device is connected to the input of the granule size regulator of the polymer material.

Совокупность дополнительных устройств в сочетании с известными придает предлагаемому прессу для обработки полимерных материалов новые свойства, обеспечивающие снижение влаги в полимерном материале до 0,15 вес.% и повышение однородности материала при получении заданного размера гранул. Это позволяет судить о соответствии предложенного технического решения критерию изобретения. The combination of additional devices in combination with the known ones gives the proposed press for processing polymer materials new properties that provide moisture reduction in the polymer material to 0.15 wt.% And increase the uniformity of the material when obtaining a given granule size. This allows you to judge whether the proposed technical solution meets the criteria of the invention.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется примером и чертежом, на котором изображен общий вид червячного пресса, используемого в производстве бутилкаучука. The essence of the invention is illustrated by an example and a drawing, which shows a General view of the worm press used in the production of butyl rubber.

Червячный пресс содержит корпус 1 с загрузочной воронкой 2, установленный в нем червячный вал 3 и смонтированные на выходе бутилкаучука из корпуса 1 фильерную плиту 4 и фильтрующую решетку 5 с отверстиями. В выгрузном приспособлении 6 установлен гранулятор 7. Пресс оснащен датчиком 8 тока электродвигателя червячного вала и датчиком 9 температуры фильерной плиты, датчиком 10 концентрации бутилкаучука (влагу определяют также лабораторным методом). Кроме того, пресс содержит регулятор 11 гранул бутилкаучука, датчик 12 давления и вычислительное устройство 13. The worm press comprises a housing 1 with a loading funnel 2, a worm shaft 3 installed therein and a die plate 4 mounted on the outlet of butyl rubber from the housing 1 and a filter grate 5 with holes. A granulator 7 is installed in the unloading device 6. The press is equipped with a worm shaft electric motor current sensor 8 and a die plate temperature sensor 9, butyl rubber concentration sensor 10 (moisture is also determined by laboratory method). In addition, the press contains a regulator 11 of granules of butyl rubber, a pressure sensor 12 and a computing device 13.

Выходы датчиков 8, 9, 10, 12 соединены с входами вычислительного устройства 13, а его выход соединен с входом регулятора гранул бутилкаучука 11. Экспериментальное исследование процесса обезвоживания полимерных материалов, в частности бутилкаучука, показало, что на качество каучука оказывает влияние содержание влаги (концентрацию воды в каучуке), которая связана с размером гранул (частиц) каучука. При увеличении концентрации влаги необходимо уменьшить размер гранул (частиц) каучука. В рабочем диапазоне эта зависимость носит пропорциональный характер:
C = a • d,
где
C - концентрация влаги;
d - условный диаметр частиц каучука;
a - константа.The outputs of the sensors 8, 9, 10, 12 are connected to the inputs of the computing device 13, and its output is connected to the input of the regulator of granules of butyl rubber 11. An experimental study of the dehydration of polymer materials, in particular butyl rubber, showed that the moisture content (concentration water in rubber), which is related to the size of the granules (particles) of rubber. With increasing moisture concentration, it is necessary to reduce the size of the granules (particles) of rubber. In the working range, this dependence is proportional:
C = a • d,
Where
C is the moisture concentration;
d is the conditional diameter of the rubber particles;
a is a constant.

Червячный пресс работает следующим образом. Влажный бутилкаучук (с содержание влаги до 12 вес,%) подают в загрузочную воронку 2, где каучук захватывается витками червячного вала 3 и транспортируется далее через решетку 5 и плиту 4 к выгрузному приспособлению 6 и гранулятору 7. Каучук при движении разогревается за счет трения о стенки корпуса 1 и пара при подаче его в рубашку корпуса. Вода в каучуке находится в перегретом состоянии, при этом давлениe, создаваемое червячным валом 3 (80 кг/см²), выше давления паров перегретой воды. При таком давлении каучук продавливают через отверстие решетки 5.The worm press operates as follows. Wet butyl rubber (with a moisture content of up to 12 weight,%) is fed to the loading funnel 2, where the rubber is captured by the turns of the worm shaft 3 and transported further through the grate 5 and plate 4 to the unloading device 6 and granulator 7. The rubber is heated during movement due to friction the walls of the housing 1 and steam when feeding it into the jacket of the housing. The water in the rubber is in an overheated state, while the pressure created by the worm shaft 3 (80 kg / cm ² ) is higher than the vapor pressure of the superheated water. At this pressure, the rubber is pressed through the opening of the grate 5.

Давление в выгрузном приспособлении 6 равно атмосферному, что позволяет удалять влагу из каучука. Затем отжатый каучук поступает на гранулятор 7, где дробится на гранулы заданного размера (изменяется проходное сечение выгрузного приспособления 6). The pressure in the discharge device 6 is equal to atmospheric, which allows you to remove moisture from the rubber. Then the pressed rubber enters the granulator 7, where it is crushed into granules of a given size (the passage section of the discharge device 6 changes).

Температуру фильерной плиты 4 контролируют датчиком 9, а ток электродвигателя червячного вала - датчиком 8 и давление в прессе измеряется датчиком 12. Эти параметры характеризуют производительность и степень забивки решетки 5, плиты 4, выгрузного приспособления 6 и соответственно пресса в целом. Если эти параметры выходят за заданные пределы, то пресс останавливают на чистку. The temperature of the die plate 4 is controlled by the sensor 9, and the current of the worm shaft motor is controlled by the sensor 8 and the pressure in the press is measured by the sensor 12. These parameters characterize the productivity and the degree of clogging of the grill 5, plate 4, unloading device 6 and, accordingly, the press as a whole. If these parameters are outside the specified limits, then the press is stopped for cleaning.

Концентрацию влаги в вакууме контролируют датчиком 10 (либо определяют лабораторным методом) и при отклонении ее от заданного значения изменяют размер гранул каучука регулятором 11 по команде с вычислительного устройства 13, меняя проходное сечение между подвижной частью гранулятора 7 и рабочим пространством выгрузного приспособления 6. The moisture concentration in a vacuum is controlled by a sensor 10 (or determined by a laboratory method), and when it deviates from the set value, the rubber granule size is changed by a regulator 11 upon a command from a computing device 13, changing the flow cross section between the movable part of the granulator 7 and the working space of the discharge device 6.

На чертеже показано положение подвижной части гранулятора 7 для сечения S₁ и для сечения S₂ (штриховая линия). При этом S₁ > S₂.The drawing shows the position of the movable part of the granulator 7 for section S ₁ and section S ₂ (dashed line). Moreover, S ₁ > S ₂ .

Сечение S₁ соответствует крупной крошке каучука.Section S ₁ corresponds to a large crumb of rubber.

Сечение S₂ соответствует мелкой крошке каучука.Cross section S ₂ corresponds to fine crumb of rubber.

Корректировка размера гранул каучука способствует более полному удалению влаги, что улучшает реологические свойства и качество каучука в целом. Adjusting the size of the rubber granules contributes to a more complete removal of moisture, which improves the rheological properties and quality of the rubber as a whole.

Экспериментальная проверка работы пресса в промышленных условиях, проведенная во II кв. 1997 г. в цехе выделения бутилкаучука в АО "Нижнекамскнефтехим", показала его эффективность и полезность. An experimental test of the press in industrial conditions, conducted in the II quarter. 1997, in the butyl rubber separation shop at Nizhnekamskneftekhim JSC, showed its effectiveness and usefulness.

Ниже даются численный пример работы пресса и таблица технико-экономических показателей производства бутилкаучука. The following is a numerical example of the operation of the press and a table of technical and economic indicators for the production of butyl rubber.

Пример. Example.

На вход пресса подают бутилкаучук G = 4 т/час с концентрацией влаги C = 8 - 12%. Заданная зона температуры фильерной плиты T_зад = 210 ± 10^oC. Заданная зона тока электродвигателя червячного вала J_зад = 1,5 - 1,7 A.Butyl rubber G = 4 t / h with a moisture concentration of C = 8 - 12% is fed to the press inlet. The specified temperature zone of the die plate T _back = 210 ± 10 ^o C. The specified current zone of the electric motor of the worm shaft J _back = 1.5 - 1.7 A.

Заданная зона давления в прессе P_зад = 78 - 82 кг/см². Заданное значение концентрации влаги C_зад ≤ 0,2 вес.%. Условный диаметр частиц каучука d = 7 мм.The specified pressure zone in the press P _ass = 78 - 82 kg / cm ² . The set value of the moisture concentration C _ass ≤ 0.2 wt.%. The nominal diameter of the rubber particles is d = 7 mm.

При внесении возмущений в процесс обезвоживания каучука (по нагрузке, по вязкостным свойствам) изменились параметры процесса. Контроль процесса осуществляем след, образом: определяем по информации датчиков 8, 9, 12 соответственно текущее значение температуры, T = 211^oC; тока, J = 1,55 A; давление, P = 78,5 кг/см². Параметры не вышли за заданные зоны. Это говорит о нормальной работе пресса. Определяем по информации датчика 10 текущее значение влаги каучука C = 0,25%, т.к. оно вышло за заданное значение C > C_зад (0,25% > 0,2%), поэтому с помощью ЭВМ 13 контролируем установку регулятора 11 и уменьшаем проходное сечение выгрузного устройства 6 и соответственно диаметр частиц каучука до значения d = 5 мм. Это способствует удалению влаги в каучуке до значения C ≤ 0,2 вес.%.When perturbations were introduced into the rubber dehydration process (in terms of load and viscosity properties), the process parameters changed. The process control is carried out the following way: we determine according to the information of sensors 8, 9, 12, respectively, the current temperature, T = 211 ^o C; current, J = 1.55 A; pressure, P = 78.5 kg / cm ² . Parameters did not go beyond the specified zones. This indicates the normal functioning of the press. We determine from the information of the sensor 10 the current value of the moisture content of the rubber C = 0.25%, because it went beyond the set value C> C _back (0.25%> 0.2%), so using a computer 13 we control the installation of the controller 11 and reduce the flow area of the unloading device 6 and, accordingly, the diameter of the rubber particles to d = 5 mm. This helps to remove moisture in the rubber to a value of C ≤ 0.2 wt.%.

Ниже приводится таблица показателей работы предлагаемого пресса и аналога. Below is a table of performance indicators of the proposed press and similar.

Во время испытаний пресса точность контроля концентрации влаги в каучуке возросла до 3,4 отн.% против 7,1 отн.%. Это исключило плотностью брак каучука по влаге, что снизило энергетические затраты на производство каучука. Экономический эффект от внедрения составит 450 млн.руб. в год. During the tests of the press, the accuracy of controlling the moisture concentration in the rubber increased to 3.4 rel.% Versus 7.1 rel.%. This eliminated the density of the rubber marriage of moisture, which reduced the energy costs of rubber production. The economic effect of the implementation will be 450 million rubles. in year.

Внедрение пресса намечено на III кв. 1997г. в цехе выделения бутилкаучука АО "Нижнекамскнефтехим" (г. Нижнекамск). The introduction of the press is scheduled for III quarter. 1997 in the butyl rubber separation shop of Nizhnekamskneftekhim JSC (Nizhnekamsk).

Claims

A worm press for processing polymer materials, comprising a housing with a loading funnel and a worm shaft, a filter grate and a die plate with holes mounted at the outlet of the discharge device, a current sensor of the worm shaft motor and a temperature sensor of the die plate, characterized in that they are additionally installed in the discharge device a granulator of polymer material with a granule size regulator and a pressure sensor, a moisture concentration sensor of the polymer material - at the exit of the press and calculated Yelnia device, wherein the computing device inputs connected respectively to the outputs of the motor current sensor of the worm shaft, a die plate temperature sensor, pressure sensor and the concentration of the moisture sensor polymeric material, and the output of the computing device connected to the input size controller polymeric material granules.