RU2457944C1 - Multiscrew extruder for production of elastomer compositions - Google Patents
Multiscrew extruder for production of elastomer compositions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2457944C1 RU2457944C1 RU2010154635/05A RU2010154635A RU2457944C1 RU 2457944 C1 RU2457944 C1 RU 2457944C1 RU 2010154635/05 A RU2010154635/05 A RU 2010154635/05A RU 2010154635 A RU2010154635 A RU 2010154635A RU 2457944 C1 RU2457944 C1 RU 2457944C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- circuit
- peripheral channels
- peripheral
- core
- central channel
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B7/00—Mixing; Kneading
- B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
- B29B7/34—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices
- B29B7/38—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary
- B29B7/46—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft
- B29B7/48—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft with intermeshing devices, e.g. screws
- B29B7/485—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft with intermeshing devices, e.g. screws with three or more shafts provided with screws
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/395—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders
- B29C48/40—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders using two or more parallel screws or at least two parallel non-intermeshing screws, e.g. twin screw extruders
- B29C48/425—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders using two or more parallel screws or at least two parallel non-intermeshing screws, e.g. twin screw extruders using three or more screws
- B29C48/43—Ring extruders
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к устройству многошнекового экструдера для изготовления эластомерных композиций.The present invention relates to a multi-screw extruder device for the manufacture of elastomeric compositions.
В частности, изобретение относится к устройству многошнекового экструдера для изготовления эластомерных композиций, предназначенных для производства шин для колес транспортного средства.In particular, the invention relates to a multi-screw extruder for the manufacture of elastomeric compositions for the manufacture of tires for vehicle wheels.
Шина для колес транспортного средства, в целом, содержит каркасную конструкцию, включающую в себя, по меньшей мере, один слой каркаса с соответственно противоположными оконечными ободными лентами в зацеплении с соответствующими кольцевыми крепежными конструкциями, интегрированными в областях, обычно определяемых как "борта" шины.A tire for vehicle wheels generally comprises a carcass structure including at least one carcass ply with correspondingly opposed end rim tapes meshed with respective annular mounting structures integrated in areas commonly referred to as “bead” of the tire.
Связанная с каркасной конструкцией брекерная конструкция содержит один или более брекерных слоев, расположенных радиально с наложением друг на друга и на слой каркаса с текстильными или металлическими армирующими кордами с пересекающейся ориентацией и/или, по существу, параллельной направлению окружной протяженности шины.The belt structure associated with the carcass structure comprises one or more belt layers located radially superimposed on each other and on the carcass ply with textile or metal reinforcing cords with intersecting orientation and / or essentially parallel to the direction of the tire circumferential extent.
Протекторный браслет из эластомерной композиции, как и другие полуфабрикаты шины, накладывают на брекерную конструкцию в радиально внешнем положении. Протекторный браслет может быть изготовлен посредством экструзии. При экструзии получают полуфабрикат, ограниченный лентой или полоской с заданным профилем в поперечном сечении, при этом ленту без рисунка протектора обрезают до размера, основанного на размерах шины, которая будет изготовлена.The tread band of the elastomeric composition, like other semi-finished tires, is applied to the belt structure in a radially external position. A tread band can be made by extrusion. During extrusion, a semi-finished product is bounded by a tape or strip with a given profile in cross section, while the tape without a tread pattern is cut to a size based on the dimensions of the tire to be manufactured.
Соответствующие боковые стенки эластомерной композиции также накладывают в осевом внешнем положении на боковые поверхности структуры каркаса, каждая из которых проходит от одной из боковых кромок протекторного браслета вблизи соответствующей кольцевой крепежной конструкции к бортам, боковые стенки которых также могут быть изготовлены заранее в форме экструдированных или протянутых элементов частей.The corresponding side walls of the elastomeric composition are also imposed in an axial external position on the side surfaces of the carcass structure, each of which extends from one of the side edges of the tread band near the corresponding annular fastening structure to the sides, the side walls of which can also be made in the form of extruded or stretched elements in advance parts.
После того, как шина собрана путем сборки соответствующих полуфабрикатов, обычно выполняют обработку вулканизацией и формованием в целях установки структурной стабилизации шины путем образования поперечных связей эластомерной композиции и в целях нанесения витка протекторного браслета вокруг каркаса перед вулканизацией с желательным рисунком протектора, и боковых стенок с возможными отличительными графическими метками.After the tire is assembled by assembling the corresponding semi-finished products, vulcanization and molding are usually performed in order to establish structural stabilization of the tire by cross-linking the elastomeric composition and in order to apply a tread band around the carcass before vulcanization with the desired tread pattern and side walls with possible distinctive graphic labels.
Приготовление эластомерных композиций, требуемых для изготовления упомянутых компонентов, как известно, осуществляют посредством экструдеров с непрерывным режимом работы.The preparation of the elastomeric compositions required for the manufacture of these components, as you know, is carried out by means of extruders with a continuous mode of operation.
Например, в заявке на патент США № 2004/0094862 Al раскрыт многовалковый экструдер, выполненный с возможностью изготовления эластомера, содержащего наполнитель и дополнительные добавки. Экструдер содержит следующие зоны: зону питания, в которой дозируют эластомер и добавки, зону пластикации, предусмотренную с, по меньшей мере, одним соответствующим элементом для перемешивания, в которой эластомер и добавки преобразовываются в смесь, зону, предусмотренную с другим соответствующим элементом для перемешивания, в которой наполнителем является распределяемый в эластомере грунт. Экструдер содержит внешний корпус, вмещающий внутренний сердечник, между которыми ограничена камера, вмещающая шнеки для экструзии. В экструдере имеется система охлаждения внутреннего сердечника и система охлаждения внешнего корпуса.For example, US Patent Application No. 2004/0094862 Al discloses a multi-roll extruder configured to produce an elastomer containing a filler and additional additives. The extruder comprises the following zones: a feed zone in which the elastomer and additives are dosed, a plasticization zone provided with at least one corresponding mixing element, in which the elastomer and additives are converted into a mixture, a zone provided with another suitable mixing element, in which the filler is the soil distributed in the elastomer. The extruder comprises an outer casing accommodating an inner core, between which a chamber is enclosed accommodating screws for extrusion. The extruder has a cooling system for the inner core and a cooling system for the outer casing.
В заявке на патент США № 2007/0121421 Al раскрыт многовалковый экструдер, содержащий корпус и осевой сердечник. Между корпусом и осевым сердечником ограничена округлая камера, вмещающая множество параллельных валов. Через осевое отверстие и внешний спиральный канал сердечника может протекать охлаждающая жидкость.US Patent Application No. 2007/0121421 Al discloses a multi-roll extruder comprising a housing and an axial core. Between the body and the axial core is limited rounded chamber, accommodating many parallel shafts. Coolant can flow through the axial hole and the outer spiral channel of the core.
Корпус содержит множество кольцевых сегментов, предусмотренных с отверстиями для протекания охлаждающей жидкости. На внешней окружности каждого из сегментов дополнительно расположено средство нагрева электрическим током.The housing comprises a plurality of annular segments provided with openings for the flow of coolant. On the outer circumference of each of the segments, an electric current heating means is additionally located.
Согласно изобретению была решена задача получения композиций высокого качества при одновременном достижении высокой производительности.According to the invention, the problem was solved of obtaining high quality compositions while achieving high performance.
Было отмечено, что при изготовлении эластомерных композиций с использованием экструдеров с непрерывным режимом работы возможно увеличение производительности путем внедрения многовалковых (или многошнековых) экструдеров больших размеров.It was noted that in the manufacture of elastomeric compositions using extruders with continuous operation, it is possible to increase productivity by introducing multi-roll (or multi-screw) large extruders.
Однако эластомерные композиции термочувствительны и подвергаются подгоранию и опасным и нежелательным процессам вулканизации, если во время работы их доводят, даже локально, свыше предельной температуры, которая в зависимости от типа процесса может находиться в диапазоне от около 90°C и до 150°C.However, elastomeric compositions are thermosensitive and are subject to burning and dangerous and undesirable vulcanization processes, if during operation they are brought, even locally, above the limit temperature, which, depending on the type of process, can range from about 90 ° C to 150 ° C.
Кроме того, было отмечено снижение способности к теплообмену экструдеров при увеличении размеров экструдеров, поскольку увеличение поверхности теплообмена меньше, чем увеличение величины мощности самих экструдеров. Таким образом, в больших экструдерах имеется больше проблем, связанных с регулированием температуры композиции, содержащейся внутри них.In addition, a decrease in the heat exchange ability of extruders was noted with an increase in the size of the extruders, since the increase in the heat transfer surface is less than the increase in the power of the extruders themselves. Thus, in large extruders there are more problems associated with controlling the temperature of the composition contained within them.
Поэтому была решена задача создания более эффективного регулирования температуры композиции, находящейся внутри многошнековых экструдеров, в частности, применительно к многошнековым экструдерам больших размеров, путем оптимизации теплообмена между композицией и элементами, составляющими экструдеры. В частности, была решена задача управления распределением температуры в композиции в течение длительного времени и во внутреннем пространстве многошнекового экструдера.Therefore, the problem was solved of creating a more effective temperature control of the composition inside multi-screw extruders, in particular with respect to large multi-screw extruders, by optimizing heat transfer between the composition and the elements making up the extruders. In particular, the problem of controlling the temperature distribution in the composition for a long time and in the interior of a multi-screw extruder was solved.
Если предусмотреть на радиально внешнем участке центрального сердечника многошнекового экструдера образование множества каналов, параллельных друг другу и сообщающихся по текучей среде с центральным каналом, проходящими вдоль продольной оси упомянутого сердечника, то возможно получение очень эффективного контура управления температурой эластомерной композиции.If the formation of a plurality of channels parallel to each other and in fluid communication with the central channel extending along the longitudinal axis of the core is provided on the radially external portion of the central core of the multi-screw extruder, then a very effective temperature control loop of the elastomeric composition can be obtained.
Более конкретно, в первом аспекте настоящее изобретение относится к устройству многошнекового экструдера для изготовления эластомерных композиций, содержащему:More specifically, in a first aspect, the present invention relates to a multi-screw extruder device for manufacturing elastomeric compositions, comprising:
удерживающий корпус;holding case;
сердечник, вставленный в удерживающий корпус и проходящий вдоль продольной оси; при этом сердечник и удерживающий корпус разграничивают кольцевую камеру между ними;a core inserted in a holding body and extending along a longitudinal axis; wherein the core and the holding body demarcate the annular chamber between them;
множество шнеков для экструзии, расположенных в кольцевой камере параллельно продольной оси;many extrusion screws located in the annular chamber parallel to the longitudinal axis;
по меньшей мере, один первый контур для текучей среды теплообмена для управления температурой внутри кольцевой камеры, при этом первый контур образован в сердечнике и содержит:at least one first circuit for heat transfer fluid to control the temperature inside the annular chamber, while the first circuit is formed in the core and contains:
центральный канал, проходящий в пределах сердечника вдоль продольной оси; иa central channel extending within the core along the longitudinal axis; and
множество параллельных периферийных каналов, проходящих в периферийном участке сердечника вблизи кольцевой камеры и сообщающихся по текучей среде с центральным каналом.a plurality of parallel peripheral channels extending in a peripheral portion of the core near the annular chamber and in fluid communication with the central channel.
Было обнаружено, что при использовании множества каналов вблизи кольцевой камеры и друг к другу, тепловое сопротивление сердечника и тепловое сопротивление поверхности раздела "кольцевая камера - сердечник" могут быть уменьшены, т.е. возможно максимизировать теплообмен непосредственно между содержащей композицию кольцевой камерой и сердечником. Кроме того, центральный канал обеспечивает возможность подачи текучей среды для теплообмена в периферийные каналы и ее распределения там, поддерживая при этом на низком уровне потери давления и обеспечивая высокую эффективность первого контура. Кроме того, при внедрении центрального канала возможно упрощение внешних соединений для подачи и возврата текучей среды для теплообмена.It was found that when using multiple channels near the annular chamber and to each other, the thermal resistance of the core and the thermal resistance of the ring chamber-core interface can be reduced, i.e. it is possible to maximize heat transfer directly between the annular chamber containing the composition and the core. In addition, the Central channel provides the ability to supply fluid for heat transfer to the peripheral channels and its distribution there, while maintaining a low level of pressure loss and ensuring high efficiency of the primary circuit. In addition, when introducing a central channel, it is possible to simplify external connections for supplying and returning a fluid for heat exchange.
Настоящее изобретение, по меньшей мере, в одном из упомянутых аспектов, может иметь один или более предпочтительных признаков, описанных далее.The present invention, in at least one of the aforementioned aspects, may have one or more preferred features described below.
Предпочтительно, периферийные каналы первого контура параллельны продольной оси.Preferably, the peripheral channels of the first circuit are parallel to the longitudinal axis.
Кроме того, предпочтительно, периферийные каналы первого контура являются отверстиями, сформированными в сердечнике.In addition, preferably, the peripheral channels of the primary circuit are openings formed in the core.
Выполнение параллельных оси каналов путем формирования отверстий является быстрым и простым и позволяет сократить стоимость и время изготовления контура.Performing parallel to the axis of the channels by forming holes is quick and easy and can reduce the cost and time of manufacturing the circuit.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления диаметр сечения каждого из периферийных каналов первого контура находится в диапазоне от около 0,05 до около 0,4 максимального диаметра шнека для экструзии.According to a preferred embodiment, the cross-sectional diameter of each of the peripheral channels of the primary circuit is in the range from about 0.05 to about 0.4 of the maximum screw diameter for extrusion.
Максимальный диаметр каждого из шнеков для экструзии составляет от около 30 мм до около 150 мм.The maximum diameter of each of the extrusion screws is from about 30 mm to about 150 mm.
Каналы таких размеров достаточно малы для обеспечения высокой скорости протекания текучей среды внутри них, чтобы максимизировать теплообмен, и в то же время достаточно велики, чтобы не вызывать чрезмерное падение давления внутри охлаждающего контура.Channels of such dimensions are small enough to provide a high flow rate of fluid inside them to maximize heat transfer, and at the same time large enough not to cause an excessive pressure drop inside the cooling circuit.
Далее, минимальное расстояние каждого из периферийных каналов первого контура от кольцевой камеры больше или равно около 5 мм.Further, the minimum distance of each of the peripheral channels of the first circuit from the annular chamber is greater than or equal to about 5 mm.
Кроме того, предпочтительно, минимальное расстояние каждого из периферийных каналов первого контура от соседнего периферийного канала больше или равно около 5 мм.Furthermore, it is preferable that the minimum distance of each of the peripheral channels of the first circuit from the adjacent peripheral channel is greater than or equal to about 5 mm.
Расстояние отверстий друг от друга и от кольцевой камеры, т.е. от радиально внешней поверхности сердечника, позволяет максимизировать теплообмен без какого-либо риска повреждения структурной целостности непосредственно сердечника.The distance of the holes from each other and from the annular chamber, i.e. from the radially outer surface of the core, allows you to maximize heat transfer without any risk of damage to the structural integrity of the core itself.
Предпочтительно, один конец, по меньшей мере, одного из периферийных каналов первого контура сообщается по текучей среде с одним концом другого периферийного канала.Preferably, one end of at least one of the peripheral channels of the primary circuit is in fluid communication with one end of the other peripheral channel.
Кроме того, один конец, по меньшей мере, одного из периферийных каналов первого контура сообщается по текучей среде с центральным каналом.In addition, one end of at least one of the peripheral channels of the primary circuit is in fluid communication with the central channel.
Способы соединения периферийных каналов друг с другом и с центральным каналом позволяют выполнить первый контур наиболее подходящим для конкретных требований способом.The methods of connecting the peripheral channels to each other and to the central channel make it possible to perform the first circuit in the most suitable way for specific requirements.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления оба противоположных конца каждого из периферийных каналов сообщаются по текучей среде с центральным каналом.According to a preferred embodiment, both opposite ends of each of the peripheral channels are in fluid communication with the central channel.
В соответствии с этим решением каждый из периферийных каналов соединен с центральным каналом независимым от других способом. Таким образом, минимизируется падение давления вследствие протекания текучей среды для теплообмена через периферийный канал с уменьшенным сечением, максимизируется скорость протекания и также максимизируется теплообмен между самой текучей средой и соответствующим участком сердечника.In accordance with this decision, each of the peripheral channels is connected to the central channel in an independent manner from the others. Thus, the pressure drop due to the flow of heat transfer fluid through the peripheral channel with a reduced cross section is minimized, the flow rate is maximized, and heat transfer between the fluid itself and the corresponding core portion is also maximized.
В соответствии с дополнительным предпочтительным вариантом осуществления периферийные каналы первого контура образованы в группы, соединенные параллельно. Периферийные каналы каждой группы взаимно соединены последовательно. Проток подачи первого контура может соединять центральный канал с одним концом первого периферийного канала каждой группы и проток возврата первого контура соединяет один конец последнего периферийного канала каждой группы с центральным каналом.According to a further preferred embodiment, the peripheral channels of the primary circuit are formed in groups connected in parallel. The peripheral channels of each group are mutually connected in series. The primary supply duct can connect the central channel to one end of the first peripheral channel of each group, and the primary return duct connects one end of the last peripheral channel of each group to the central channel.
Предпочтительно, периферийные каналы каждой группы расположены рядом друг с другом.Preferably, the peripheral channels of each group are adjacent to each other.
Расположенный вдоль окружной протяженности сердечника первый контур, таким образом, ограничивает змеевидные участки уменьшенной длины, ограничивая падение давления и поддерживая эффективный теплообмен, поскольку, во всяком случае, текучая среда, протекающая через них, остается в периферийном участке сердечника в течение ограниченного промежутка времени. Кроме того, выполнение нескольких групп с ограниченным количеством протоков подачи и возврата позволяет структурное ослабление сердечника вследствие перемещения материала, что требуется для ограничения первого контура.Located along the circumferential length of the core, the first circuit thus limits the serpentine sections of reduced length, limiting the pressure drop and maintaining efficient heat transfer, since, in any case, the fluid flowing through them remains in the peripheral section of the core for a limited period of time. In addition, the implementation of several groups with a limited number of supply and return ducts allows structural weakening of the core due to the movement of the material, which is required to limit the primary circuit.
Альтернативно, периферийные каналы первого контура взаимно соединены последовательно; при этом проток подачи первого контура соединяет центральный канал с одним концом первого периферийного канала и проток возврата первого контура соединяет один конец последнего периферийного канала с центральным каналом.Alternatively, the peripheral channels of the first loop are mutually connected in series; wherein the supply duct of the first circuit connects the central channel to one end of the first peripheral channel and the return duct of the first circuit connects one end of the last peripheral channel to the central channel.
Таким образом, расположенный вдоль окружной протяженности сердечника первый контур ограничивает одиночный змеевидный участок. Предпочтительно, по меньшей мере, некоторые из периферийных каналов имеют разные длины.Thus, the first contour located along the circumferential extension of the core limits a single serpentine section. Preferably, at least some of the peripheral channels have different lengths.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления протоки подачи и протоки возврата первого контура соединяют периферийные каналы с центральным каналом; при этом, по меньшей мере, некоторые из упомянутых протоков подачи расположены в разных точках вдоль продольной оси.According to a preferred embodiment, the supply and return ducts of the primary circuit connect peripheral channels to a central channel; however, at least some of the said supply ducts are located at different points along the longitudinal axis.
Кроме того, предпочтительно, протоки подачи и протоки возврата первого контура соединяют периферийные каналы с центральным каналом; при этом, по меньшей мере, некоторые из упомянутых протоков возврата расположены в разных точках вдоль продольной оси.In addition, it is preferable that the supply and return ducts of the primary circuit connect peripheral channels to a central channel; however, at least some of the mentioned return ducts are located at different points along the longitudinal axis.
Посредством распределения протоков подачи и возврата в разных точках и различной длины периферийных каналов может быть получен дифференцированный теплообмен на основе рабочих зон экструдера. Например, каналы подачи пока еще холодной текучей среды могут быть, предпочтительно, расположены в зонах сильного перемешивания, в которых вырабатывается большое количество теплоты вследствие высокой вязкости эластомерных композиций. В зонах транспортировки, в которых заполнение кольцевой камеры, кроме того, незначительно, около 30%, возможно расположение меньшего количества периферийных каналов и/или расположение протоков возврата, через которые протекает текучая среда, уже поглотившая большую часть выработанной теплоты.By distributing the supply and return ducts at different points and different lengths of the peripheral channels, differentiated heat transfer based on the working areas of the extruder can be obtained. For example, the supply channels for the still cold fluid can preferably be located in areas of strong mixing, in which a large amount of heat is generated due to the high viscosity of the elastomeric compositions. In transportation zones, in which the filling of the annular chamber is also negligible, about 30%, it is possible to arrange a smaller number of peripheral channels and / or to arrange return ducts through which a fluid flows that has already absorbed most of the generated heat.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления центральный канал содержит радиально внутренний участок, сообщающийся по текучей среде через протоки подачи с периферийными каналами, и радиально внешний участок, сообщающийся по текучей среде через протоки возврата с упомянутыми периферийными каналами.According to a preferred embodiment, the central channel comprises a radially inner portion in fluid communication through the supply ducts with peripheral channels, and a radially outer portion in fluid communication through the return ducts with said peripheral channels.
Эта конфигурация позволяет уменьшить громоздкость первого контура внутри сердечника.This configuration reduces the bulkiness of the primary loop within the core.
Предпочтительно, диаметр сечения радиально внешнего участка центрального канала находится в диапазоне от около 0,5 до около 1,2 максимального диаметра шнека для экструзии.Preferably, the cross-sectional diameter of the radially external portion of the central channel is in the range from about 0.5 to about 1.2 of the maximum diameter of the screw for extrusion.
Дополнительно, диаметр сечения радиально внутреннего участка центрального канала находится в диапазоне от около 0,35 до около 0,85 максимального диаметра шнека для экструзии.Additionally, the cross-sectional diameter of the radially inner portion of the central channel is in the range from about 0.35 to about 0.85 of the maximum screw diameter for extrusion.
Данные значения сечения протоков для подачи и возврата текучей среды допускают поддержание небольшого падения давления текучей среды в центральной зоне сердечника, где теплообмен не имеет большого значения.These values of the cross sections of the ducts for supplying and returning the fluid allow maintaining a small drop in the pressure of the fluid in the central zone of the core, where heat transfer is not very important.
В предпочтительном варианте осуществления устройство содержит, по меньшей мере, один второй контур управления температурой, образованный в удерживающем корпусе.In a preferred embodiment, the device comprises at least one second temperature control loop formed in the holding housing.
Таким образом, регулирование температуры происходит как посредством радиально внутренней стенки, так и радиально внешней стенки кольцевой камеры.Thus, temperature control occurs both through the radially inner wall and the radially outer wall of the annular chamber.
Предпочтительно, устройство содержит множество независимых вторых контуров управления температурой, аксиально выровненных вдоль продольной оси.Preferably, the device comprises a plurality of independent second temperature control loops axially aligned along the longitudinal axis.
Наличие нескольких независимых вторых контуров обеспечивает возможность увеличения эффективности каждой из них и регулирования температуры каждой зоны кольцевой камеры независимо от других.The presence of several independent second circuits provides the possibility of increasing the efficiency of each of them and regulating the temperature of each zone of the annular chamber independently of the others.
В соответствии с вариантом осуществления удерживающий корпус содержит множество секторов, аксиально выровненных вдоль продольной оси; при этом в каждом из упомянутых секторов имеется второй контур для управления температурой.According to an embodiment, the holding body comprises a plurality of sectors axially aligned along a longitudinal axis; however, in each of the mentioned sectors there is a second circuit for controlling the temperature.
Деление на несколько сегментов облегчает создание отдельных вторых контуров.Dividing into several segments facilitates the creation of separate second loops.
Предпочтительно, множество периферийных каналов второго контура управления температурой являются параллельными и проходят в участке удерживающего корпуса вблизи кольцевой камеры.Preferably, the plurality of peripheral channels of the second temperature control loop are parallel and extend in a portion of the holding housing near the annular chamber.
Предпочтительно, дополнительно, периферийные каналы второго контура управления температурой параллельны продольной оси.Preferably, in addition, the peripheral channels of the second temperature control loop are parallel to the longitudinal axis.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления диаметр сечения каждого из периферийных каналов второго контура находится в диапазоне от около 0,05 до около 0,4 максимального диаметра шнека для экструзии.In accordance with a preferred embodiment, the cross-sectional diameter of each of the peripheral channels of the second circuit is in the range from about 0.05 to about 0.4 of the maximum screw diameter for extrusion.
Так же, как и для каналов сердечника, эти размеры обеспечивают высокую скорость протекания текучей среды внутри упомянутых каналов так, чтобы максимизировать теплообмен, и в то же время не допустить увеличение чрезмерного падения давления во втором контуре (контурах) управления температурой.As well as for the core channels, these dimensions provide a high flow rate of the fluid inside the channels so as to maximize heat transfer and at the same time prevent an increase in excessive pressure drop in the second temperature control loop (s).
Предпочтительно, минимальное расстояние каждого из периферийных каналов второго контура от кольцевой камеры больше или равно около 5 мм.Preferably, the minimum distance of each of the peripheral channels of the second circuit from the annular chamber is greater than or equal to about 5 mm.
Кроме того, минимальное расстояние каждого из периферийных каналов второго контура от соседнего периферийного канала больше или равно около 5 мм. Расстояние отверстий друг от друга и от кольцевой камеры, т.е. от радиально внутренней поверхности удерживающего корпуса, позволяет максимизировать теплообмен без повреждения структурной целостности удерживающего корпуса.In addition, the minimum distance of each of the peripheral channels of the second circuit from the adjacent peripheral channel is greater than or equal to about 5 mm. The distance of the holes from each other and from the annular chamber, i.e. from the radially inner surface of the holding body, allows you to maximize heat transfer without damaging the structural integrity of the holding body.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления устройство содержит модуль терморегуляции, соединенный с первым контуром управления температурой.According to a preferred embodiment, the device comprises a thermoregulation module connected to a first temperature control loop.
Кроме того, предпочтительно, модуль терморегуляции является внешним относительно сердечника.In addition, preferably, the thermoregulation module is external to the core.
Наиболее предпочтительно, устройство содержит модуль терморегуляции, соединенный со вторым контуром управления температурой.Most preferably, the device comprises a thermoregulation module connected to a second temperature control loop.
Дополнительно, предпочтительно, устройство содержит множество независимых модулей терморегуляции, каждый из которых соединен с одним из вторых контуров управления температурой.Additionally, preferably, the device contains many independent thermoregulation modules, each of which is connected to one of the second temperature control loops.
Модуль терморегуляции является внешним относительно удерживающего корпуса.The thermoregulation module is external to the holding housing.
Модуль терморегуляции воздействует на текучую среду, содержащуюся в соответствующем контуре, которая, в свою очередь, обменивается теплотой с боковыми сторонами сердечника и/или удерживающего корпуса, находящимися в контакте с композицией.The thermoregulation module acts on the fluid contained in the corresponding circuit, which, in turn, exchanges heat with the sides of the core and / or the retaining body in contact with the composition.
При внедрении модулей терморегуляции, соединенных с первым контуром и/или вторым контуром/цепям, температура текучей среды для теплообмена, протекающая в упомянутых контурах, может быть очень точно отрегулирована, при этом установленная температура внутренних стенок кольцевой камеры поддерживается, по существу, постоянной с допустимым отклонением в пределах нескольких градусов (предпочтительно ±5°C). Предназначенные для каждого контура удерживающего корпуса модули терморегуляции позволяют, кроме того, регулировать температуру обрабатываемой эластомерной композиции зона за зоной.When introducing thermoregulation modules connected to the first circuit and / or the second circuit / circuits, the temperature of the heat exchange fluid flowing in the mentioned circuits can be very precisely regulated, while the set temperature of the inner walls of the annular chamber is maintained essentially constant with a permissible deviation within a few degrees (preferably ± 5 ° C). The thermoregulation modules designed for each contour of the holding body allow, in addition, to regulate the temperature of the processed elastomeric composition zone by zone.
Наличие первого и второго контуров, проходящих через сердечник и/или удерживающий корпус, внутри которых температура текучей среды для теплообмена регулируется внешними потоками модулей, позволяет упростить структуру удерживающего корпуса и структуру сердечника экструдера.The presence of the first and second circuits passing through the core and / or the holding body, inside of which the temperature of the heat exchange fluid is regulated by the external flows of the modules, allows to simplify the structure of the holding body and the structure of the extruder core.
Поскольку температура текучей среды для теплообмена регулируется при протекании последней в пределах соответствующих каналов, то не требуется внедрение клапанов или других компоновок для заполнения и/или опорожнения контуров. В результате, получают очень надежный экструдер и более точное регулирование температуры. Фактически отсутствуют переходные процессы и задержки, связанные с открыванием клапанов и последующим заполнением/опорожнением каналов. Кроме того, благодаря отсутствию клапанов может быть дополнительно уменьшено падение давления в охлаждающих контурах.Since the temperature of the heat transfer fluid is controlled by the flow of the fluid within the respective channels, the introduction of valves or other arrangements for filling and / or emptying the circuits is not required. As a result, a very reliable extruder and more precise temperature control are obtained. In fact, there are no transients and delays associated with valve opening and subsequent filling / emptying of channels. In addition, due to the absence of valves, the pressure drop in the cooling circuits can be further reduced.
Предпочтительно, модуль терморегуляции содержит вторичный охлаждающий контур.Preferably, the thermoregulation module comprises a secondary cooling circuit.
Кроме того, предпочтительно, модуль терморегуляции содержит вторичный нагревающий контур.In addition, preferably, the thermoregulation module comprises a secondary heating circuit.
Таким образом, текучая среда для теплообмена может быть охлаждена и/или нагрета с учетом особых требований. Более того, данная конфигурация обеспечивает возможность нагрева участков кольцевой камеры без использования установленных вблизи ней электрических резисторов. В результате, структура устройства (сердечник и удерживающий корпус) является более простой, и нагревание происходит более равномерным и управляемым способом.Thus, the heat transfer fluid can be cooled and / or heated to meet specific requirements. Moreover, this configuration provides the possibility of heating sections of the annular chamber without the use of electrical resistors installed near it. As a result, the structure of the device (core and holding body) is simpler, and heating takes place in a more uniform and controlled manner.
В соответствии с вариантом осуществления устройство дополнительно содержит стержни, вставленные в периферийные каналы для уменьшения их сечения. Такие стержни обеспечивают локальное уменьшение сечения канала и увеличение скорости текучей среды для теплообмена в тех местах, где необходимо получение большего теплообмена.According to an embodiment, the device further comprises rods inserted in peripheral channels to reduce their cross-section. Such rods provide a local reduction in the cross section of the channel and an increase in the velocity of the fluid for heat transfer in those places where it is necessary to obtain more heat transfer.
В соответствии с вариантом осуществления в поперечном сечении сердечника соотношение между суммарной величиной области периферийных каналов и центрального канала и области сечения сердечника находится в диапазоне от около 0,05 и до около 0,7.According to an embodiment, in the core cross section, the ratio between the total value of the peripheral channel region and the central channel and the core cross section region is in the range from about 0.05 to about 0.7.
Дополнительные признаки и преимущества станут более очевидными из подробного описания изобретения предпочтительного, но не исключительного варианта осуществления устройства многошнекового экструдера для изготовления эластомерных композиций в соответствии с настоящим изобретением.Additional features and advantages will become more apparent from the detailed description of the invention of a preferred, but not exclusive embodiment of a multi-screw extruder device for manufacturing elastomeric compositions in accordance with the present invention.
Настоящее описание приведено далее со ссылкой на прилагаемые чертежи, иллюстрирующие неограничивающий пример варианта осуществления изобретения. На чертежах представлены:The present description is given below with reference to the accompanying drawings, illustrating a non-limiting example of an embodiment of the invention. The drawings show:
фиг. 1 - вид в частичном разрезе в осевой плоскости устройства многошнекового экструдера для изготовления эластомерных композиций в соответствии с изобретением;FIG. 1 is a partial cross-sectional view in the axial plane of a multi-screw extruder device for manufacturing elastomeric compositions in accordance with the invention;
фиг. 2 - вид в поперечном сечении устройства с фиг. 1;FIG. 2 is a cross-sectional view of the device of FIG. one;
фиг. 2a - вид в увеличенном масштабе участка с фиг. 2;FIG. 2a is an enlarged view of the portion of FIG. 2;
фиг. 3a и 3b - вид в перспективе с разнесением деталей и вид с частичным разделением первого элемента устройства с фиг. 1;FIG. 3a and 3b are a perspective view with exploded parts and a view with a partial separation of the first element of the device of FIG. one;
фиг. 4a и 4b - вид в перспективе с разнесением деталей и вид с частичным разделением второго элемента устройства с фиг. 1;FIG. 4a and 4b are a perspective view with exploded parts and a view with a partial separation of the second element of the device of FIG. one;
фиг. 5 - вид в частичном разрезе в осевой плоскости варианта устройства с фиг. 1; иFIG. 5 is a partial cross-sectional view in the axial plane of the embodiment of the device of FIG. one; and
фиг. 6 - схема контура регулирования температуры, относящегося к элементу с фиг. 3a и 3b.FIG. 6 is a diagram of a temperature control loop related to the element of FIG. 3a and 3b.
Как показано на чертежах, устройство многошнекового экструдера для изготовления эластомерных композиций, предпочтительно, используемых для производства шин для колес транспортного средства, в целом обозначено ссылочной позицией 1.As shown in the drawings, a multi-screw extruder device for manufacturing elastomeric compositions, preferably used for the manufacture of tires for vehicle wheels, is generally indicated by reference numeral 1.
Устройство 1 содержит, по существу, цилиндрический удерживающий корпус 2, в основном проходящий вдоль продольного направления, и имеющий сердечник 3 внутри его камеры.The device 1 comprises a substantially
Кольцевая камера 4 (см. фиг. 2) разграничена между радиально внешней поверхностью сердечника 3 и радиально внутренней поверхностью удерживающего корпуса 2, при этом камера 4 частично совпадает с камерой удерживающего корпуса 2. Сердечник 3 проходит вдоль продольной оси X-X и соосно установлен неподвижным образом в корпусе 2.An annular chamber 4 (see FIG. 2) is delimited between the radially outer surface of the
Удерживающий корпус 2 имеет, по меньшей мере, одно впускное отверстие 2a, радиально открывающееся в его боковой стенке для обеспечения ввода в кольцевую камеру 4 компонентов производимой композиции. Удерживающий корпус 2 также имеет выпускное отверстие 2b для готовой композиции, расположенный непосредственно на дальнем конце корпуса 2. В вариантах осуществления, показанных на фиг. 1 и 5, выпускное отверстие 2b соответствует открытому продольному концу кольцевой камеры 4.The holding
Шнеки 5 для экструзии, предпочтительно, шесть или более (двенадцать в показанном варианте осуществления), расположены в кольцевой камере 4 вокруг сердечника 3 параллельно продольной оси X-X. Шнеки 5, являющиеся проникающими и самоочищающимися шнеками, и поддерживаемые корпусом 2 с возможностью вращения, по существу, проходят вдоль всей продольной протяженности кольцевой камеры 4. Шнеки 5 вращаются при помощи двигателя, который не показан, при этом вдоль их продольной протяженности имеются области с разными структурными признаками для подачи композиции на разные этапы процесса.Extrusion screws 5, preferably six or more (twelve in the embodiment shown), are arranged in the
При вращении шнеки 5 продвигают компоненты композиции в заданном направлении транспортировки T и одновременно подводят их таким же образом к обработке для изготовления самой композиции и придания ей желательных физико-химических признаков до того, как композицию выпускают через выпускное отверстие 2b. Например, вдоль направления T транспортировки композиции в устройстве 1 экструдера имеется зона подачи материала, зона пластикации, зона перемешивания и зона транспортировки к выпускному отверстию 2b.During rotation, the
Независимо от особой последовательности зон с различными обработками имеются зоны сильного перемешивания, транспортировки и смешанные зоны.Regardless of the particular sequence of zones with different treatments, there are strong mixing, transport and mixed zones.
В зонах сильного перемешивания материал подвергают сдвиговой деформации и осевым напряжениям при выработке теплоты вследствие вязкости обрабатываемых материалов. В этих зонах участок 4 кольцевой камеры почти полностью заполнен и обрабатываемые материалы, по существу, находятся в контакте со всей радиально внутренней соответствующей поверхностью удерживающего корпуса 2 и радиально внешней соответствующей поверхностью сердечника 3. В зонах транспортировки заполнение кольцевой камеры 4 происходит от около 20% до 50%, при этом материалы подвергаются меньшим деформациям/напряжениям.In areas of strong mixing, the material is subjected to shear deformation and axial stresses during heat production due to the viscosity of the processed materials. In these areas, the
Вогнутости 6 (см. фиг. 2) на радиально внутренней поверхности удерживающего корпуса 2 проходят параллельно продольной оси X-X и имеют поперечное сечение в форме дуги круга. Соответствующие вогнутости 7 (см. фиг. 2) на радиально внешней поверхности сердечника 3 проходят параллельно продольной оси X-X и имеют поперечное сечение в форме дуги круга. Шнеки 5 размещены в упомянутых вогнутостях 6, 7.Concavities 6 (see FIG. 2) on the radially inner surface of the holding
Осевые выступы 8, 9 ограничены между двумя соседними вогнутостями 6, 7 как сердечника 3, так и удерживающего корпуса 2, в выступах которых обрабатываемый материал может перемещаться от одного шнека 5 к соседнему шнеку.The
Максимальный диаметр Ds шнеков 5 (см. фиг. 2a) обычно находится в диапазоне от около 30 мм до около 150 мм. Данный максимальный диаметр Ds типично одинаков для всех шнеков 5 одного устройства 1 экструдера и может, по существу, совпадать с диаметром вогнутостей 6, 7.The maximum diameter Ds of the screws 5 (see FIG. 2a) is usually in the range of about 30 mm to about 150 mm. This maximum diameter D s is typically the same for all
Удерживающий корпус 2 (см. фиг. 1 и 5) выполнен в трубчатой форме и образован со множеством кольцевых секторов 10, выровненных вдоль продольной оси X-X.The holding body 2 (see FIGS. 1 and 5) is made in a tubular shape and is formed with a plurality of
Соотношение между осевой длиной каждого из кольцевых секторов 10 и максимальным диаметром Ds шнека 5, предпочтительно, находится в диапазоне от около 2 до около 10.The ratio between the axial length of each of the
Каждый из кольцевых секторов 10 выполнен с центральным кольцевым корпусом 11 и парой кольцевых концевых корпусов 12, установленных на противоположных продольных концах центрального кольцевого корпуса 11 (см. фиг. 3a и 3b).Each of the
Устройство 1 экструдера дополнительно содержит первый контур 13 регулирования температуры, сформированный в сердечнике 3, и множество вторых контуров 14 регулирования температуры, предпочтительно, независимых друг от друга, сформированных в удерживающем корпусе 2 (фиг. 1 и 5).The extruder device 1 further comprises a first
Центральный канал 15 округлого участка первого контура 13 проходит в сердечнике 3, по существу, по всей длине кольцевой камеры 4 и расположен коаксиально продольной оси X-X.The
Центральный канал 15, по меньшей мере, по длине его осевой протяженности, разделен с уплотнением на два отсека цилиндрической перегородкой 16, коаксиальной продольной оси X-X, т.е. у которой имеется радиально внутренний участок 15a и радиально внешний участок 15b. Цилиндрическая перегородка 16 дополнительно поддерживается внутри центрального канала 15 корпусом 17 в форме усеченного конуса, меньший округлый край которого расположен вплотную к цилиндрической перегородке 16, и больший округлый край находится в контакте с радиально внешней поверхностью центрального канала 15. В варианте осуществления с фиг. 1 и 5, цилиндрическая перегородка 16 расположена по длине центрального канала 15 напротив выпускного отверстия 2b. Корпус 17 в форме усеченного конуса образует с цилиндрической перегородкой 16 единую часть и делит канал 15 на первый отрезок, предусмотренный с радиально внутренним участком 15a и радиально внешним участком 15b, и на второй отрезок, разграничивающий единый объем и заканчивающийся дальним торцом цилиндра вблизи к выпускному отверстию 2b.The
Диаметр сечения D1 радиально внутреннего участка 15a центрального канала 15 находится в диапазоне от около 0,35 до около 0,85 максимального диаметра Ds. Диаметр сечения D2 радиально внешнего участка 15b центрального канала 15 находится в диапазоне от около 0,5 до около 1,2 максимального диаметра Ds (фиг. 2).The diameter of the cross-section D1 of the radially
Множество периферийных каналов 18 первого контура 13 дополнительно параллельны друг другу и продольной оси X-X. Периферийные каналы 18 ограничены отверстиями, образованными в радиально периферийном участке сердечника 3, т.е. близком к кольцевой камере 4 участке. Предпочтительно, центры этих периферийных каналов 18, как видно на поперечном сечении сердечника 3, показанном на фиг. 2, расположены на окружности, с центром на продольной оси X-X, и разнесены под углом на одинаковом расстоянии друг от друга.Many
Предпочтительно, каждый из периферийных каналов 18 выровнен радиально с соответствующим осевым выступом 9 сердечника 3. Показанные периферийные каналы 18 имеют округлую форму, хотя, в соответствии с не показанными альтернативными вариантами осуществления, могут иметь также другие, более сложные формы, например, эллиптическую форму.Preferably, each of the
Диаметр сечения d1 каждого из периферийных каналов 18 первого контура 13 (см. фиг. 2) находится в диапазоне от около 0,05 до около 0,4 максимального диаметра Ds, предпочтительно, в диапазоне от 0,15 до около 0,3 от максимального диаметра Ds, и минимальное расстояние l1 от соседнего периферийного канала 18, т.е. расстояние между двумя боковыми поверхностями отверстий, больше или равно около 5 мм.The diameter of the cross section d1 of each of the
В поперечном сечении сердечника 3 соотношение между суммарной величиной области периферийных каналов 18 и центрального канала 15 и области сечения сердечника 3 находится в диапазоне от около 0,05 и до около 0,7.In the cross section of the
Кроме того, минимальное расстояние s1 каждого из периферийных каналов 18 кольцевой камеры 4, т.е. минимальное расстояние между боковой поверхностью отверстия 18 и радиально внешней поверхностью сердечника 3, измеренное вдоль направления, ортогонального относительно радиально внешней поверхности, равно или более чем около 5 мм.In addition, the minimum distance s1 of each of the
Длина сердечника 3 находится в диапазоне от около 10 до около 60 максимального диаметра Ds.The length of the
Периферийные каналы 18 сообщаются по текучей среде с центральным каналом 15 через протоки 19 подачи и протоки 20 возврата (см. фиг. 1, 5, 4a и 4b).The
Протоки 19 подачи проходят, по существу, в радиальных направлениях и соединяют радиально внутренний участок 15a центрального канала 15 с периферийными каналами 18. Протоки 20 возврата также проходят, по существу, в радиальных направлениях и соединяют периферийные каналы 18 с радиально внешним участком 15b.The
Текучая среда для теплообмена, например вода, подается через радиально внутренний участок 15a, частично или полностью протекает через центральный канал 15 и протекает в протоки 19 подачи до периферийных каналов 18. Текучая среда протекает через периферийные каналы 18 и впоследствии через протоки 20 возврата протекает в радиально внешний участок 15b и вытекает из сердечника 3.Heat transfer fluid, such as water, is supplied through a radially
В соответствии с не показанным альтернативным вариантом осуществления протоки 19 подачи соединяют радиально внешний участок 15b с периферийными каналами 18, при этом протоки 20 возврата соединяют периферийные каналы 18 с радиально внутренним участком 15a. Текучую среду для теплообмена подают через радиально внешний участок 15b и пропускают в протоки 19 подачи до периферийных каналов 18. Текучая среда протекает через периферийные каналы 18 и впоследствии через протоки 20 возврата протекает в радиально внутренний участок 15a и выходит из сердечника 3.According to an alternative embodiment not shown, the
Противоположные концы каждого из периферийных каналов 18 могут быть соединены с центральным каналом 15 через соответствующие протоки подачи 19 и возврата 20 так, чтобы образовать параллельные протоки для текучей среды и, таким образом, получить максимальную эффективность. Периферийные каналы 18 этого типа изображены в варианте осуществления, показанном на фиг. 5.The opposite ends of each of the
Предпочтительно, как показано на фиг. 4a и 4b, периферийные каналы 18 образованы в группы, при этом периферийные каналы 18, предпочтительно, расположенные рядом, каждой группы взаимно соединены последовательно, что означает, что соединительные каналы 21 обеспечивают сообщение соседних концов двух периферийных каналов разом по текучей среде для образования змеевидной протоки. Первый периферийный канал 18 последовательности соединен через проток 19 подачи с центральным каналом 15 и последний периферийный канал 18 той же последовательности соединен через проток 20 возврата с центральным каналом 15. Таким образом, разные группы соединены параллельно с центральным каналом 15. На фиг. 4a и 4b показаны четыре группы, каждая из которых образована из трех периферийных каналов 18 последовательно. На фиг. 4a и 4b показана вся протока текучей среды в одной из упомянутых четырех групп: проток 19 подачи соединяет центральный канал 15 с первым концом первого периферийного канала 18 последовательности; соединительный канал 21 соединяет второй конец, противоположный первому концу первого периферийного канала 18, со вторым концом второго периферийного канала 18 последовательности, расположенного рядом с первым; дополнительный соединительный канал 21 соединяет первый конец, противоположный второму концу второго периферийного канала 18, с первым концом третьего периферийного канала 18 последовательности, расположенного рядом с первым; проток 20 возврата соединяет второй конец, противоположный первому концу третьего периферийного канала 18 последовательности, с радиально внешним участком 15b центрального канала 15.Preferably, as shown in FIG. 4a and 4b, the
В непоказанном альтернативном варианте осуществления все периферийные каналы 18 взаимно соединены в одиночной последовательности, при этом в сердечнике 3 имеется один проток 19 подачи и один проток 20 возврата.In an alternative embodiment not shown, all
Протоки подачи 19 и возврата 20 и возможные соединительные каналы 21 могут быть непосредственно сформированы в корпусе сердечника 3 или, предпочтительно, в пластинах, закрывающих продольные концы упомянутого сердечника 3. Кроме того, в соответствии с не показанным вариантом конструкции корпус сердечника может быть выполнен из нескольких секторов, расположенных вдоль оси близко друг к другу.The supply and return
На фиг. 1, 5, 4a и 4b показана первая пластина 22, закрывающая один конец сердечника 3 напротив выпускного отверстия 2b. Радиальные проходы первой пластины 22, ограничивающие каналы 20 возврата, сообщаются с соответствующим центральным пространством 23, ограничивающим ближайший конец центрального канала 15. Дополнительно, расположенные по касательной канавки на стороне первой пластины 22 соединены с корпусом сердечника, канавки которого при креплении первой пластины 22 к корпусу сердечника ограничивают соединительные каналы 21.In FIG. 1, 5, 4a and 4b, a
Через сквозное отверстие 24, сформированное в нижней поверхности пространства 23, проходит цилиндрическая перегородка 16. Конец цилиндрической перегородки 16, проходящий через первую пластину 22, сообщается по текучей среде с подачей внешней части контура, который будет описан ниже. Радиально внешний участок сквозного отверстия 24 обеспечивает сообщение по текучей среде радиально внешнего участка 15b центрального канала 15 с возвратным участком упомянутой внешней части контура.A
На фиг. 4a и 4b показана вторая пластина 25, закрывающая один конец сердечника 3, расположенный вблизи к выпускному отверстию 2b. Радиальные проходы второй пластины 25, ограничивающие протоки 19 подачи, сообщаются по текучей среде с соответствующим центральным пространством 26, ограничивающим дальний глухой конец центрального канала 15. Дополнительно, расположенные по касательной канавки на стороне второй пластины 25 соединены с корпусом сердечника, канавки которого при креплении второй пластины 25 к корпусу сердечника, ограничивают соединительные каналы 21.In FIG. 4a and 4b, a
В соответствии с альтернативными вариантами осуществления периферийные каналы 18 имеют разные длины и могут быть расположены в разных участках вдоль осевой протяженности сердечника 3. В результате, протоки 19 подачи и/или протоки 20 возврата расположены в разных местах вдоль продольной оси X-X сердечника 3. Альтернативно, сердечник 3 разделен на две части, при этом протоки 19 подачи наиболее коротких периферийных каналов 18 выполнены в форме канавок, образованных во взаимно приближенных сторонах упомянутых двух частей.In accordance with alternative embodiments, the
Ссылаясь на удерживающий корпус 2, множество периферийных каналов 27 каждого из вторых контуров 14, расположенных в каждом из кольцевых секторов 10 удерживающего корпуса 2, параллельны друг другу и продольной оси X-X.Referring to the holding
Периферийные каналы 27 ограничены отверстиями, сформированными в радиально внутреннем участке удерживающего корпуса 2, т.е. вблизи кольцевой камеры 4. Предпочтительно, центры этих периферийных каналов 27, как показано на поперечном сечении удерживающего корпуса 2 по фиг. 2, расположены вдоль окружности с центром на упомянутой продольной оси X-X и разнесены под углом на одинаковое расстояние друг от друга.The
Предпочтительно, каждый из периферийных каналов 27, радиально выровненных с соответствующим осевым выступом 8 удерживающего корпуса 2, может быть перемещен на большее расстояние к продольной оси X-X, чем остальные каналы 27.Preferably, each of the
Диаметр сечения d2 (см. фиг. 2a) каждого из периферийных каналов 27 второго контура 14 находится в диапазоне от около 0,05 до около 0,4 максимального диаметра Ds, предпочтительно, находится в диапазоне от 0,15 и до около 0,3 максимального диаметра D2, при этом минимальное расстояние l2 от соседнего периферийного канала 27 больше или равно около 5 мм.The diameter of the cross section d2 (see Fig. 2a) of each of the
Дополнительно, минимальное расстояние s2 каждого из периферийных каналов 27 от кольцевой камеры 4, т.е. минимальное расстояние между боковой поверхностью отверстия 27 и радиально внутренней поверхностью удерживающего корпуса 2, измеренного вдоль направления, перпендикулярного радиально внутренней поверхности, составляет более 5 мм.Additionally, the minimum distance s2 of each of the
Периферийные каналы 27 сообщаются по текучей среде с внешним участком второго контура 14, представленным ниже, через протоки 28 подачи и протоки 29 возврата, предпочтительно, проходящие в, по существу, радиальных направлениях.The
Как показано на фиг. 3a и 3b, периферийные каналы 27, образованы в группы, при этом, предпочтительно, соседние периферийные каналы 27 каждой группы взаимно соединены последовательно, т.е. соединительные каналы 30 обеспечивают сообщение по текучей среде соседних концов двух периферийных каналов 27 разом для образования змеевидной протоки.As shown in FIG. 3a and 3b, the
На фиг. 3a и 3b показаны две группы, каждая из которых образована из двенадцати периферийных каналов 27 последовательно. Проток 28 подачи соединяет внешний контур с первым концом первого периферийного канала 27 последовательности; соединительный канал 30 соединяет второй конец, противоположный первому, первого периферийного канала 27 со вторым концом второго периферийного канала 27 последовательности, соседним с первым; дополнительный соединительный канал 30 соединяет первый конец, противоположный второму, второго периферийного канала 27 с первым концом третьего периферийного канала 27 последовательности, соседним с первым; и так далее до двенадцатого периферийного канала 27. Проток 29 возврата соединяет первый конец, противоположный второму, двенадцатого периферийного канала 27 последовательности с внешним участком второго контура 14.In FIG. 3a and 3b show two groups, each of which is formed of twelve
Во втором, не показанном альтернативном варианте осуществления, все периферийные каналы 27 взаимно соединены в одну последовательность, при этом в удерживающем корпусе 2 имеется один проток 28 подачи и один проток 29 возврата.In the second, not shown alternative embodiment, all
Протоки подачи 28 и возврата 29 и соединительные каналы 30 образованы в кольцевых концевых корпусах 12.The
На фиг. 3a и 3b показан первый кольцевой концевой корпус 12 с двумя, по существу, радиальными проходами, расположенными рядом друг с другом и ограничивающими протоки 28 подачи. Расположенные по касательной канавки на стороне первого кольцевого концевого корпуса 12, прикрепленного к центральному кольцевому корпусу 11, ограничивают соединительные каналы 20 при креплении первого кольцевого концевого корпуса 12 к центральному кольцевому корпусу 11. Два дополнительных, по существу, радиальных прохода первого кольцевого концевого корпуса 12 расположены рядом друг с другом и ограничивают протоки 29 возврата.In FIG. 3a and 3b, a first
На фиг. 3a и 3b показан второй кольцевой концевой корпус 12, на стороне которого, присоединяемой к центральному кольцевому корпусу 11, имеются расположенные по касательной канавки, ограничивающие соединительные каналы 30 при присоединении второго кольцевого концевого корпуса 12 к центральному кольцевому корпусу 11.In FIG. 3a and 3b, a second
Как показано на фиг. 3a и 3b, каждый из вторых кольцевых концевых корпусов 12, вставленных между двумя центральными кольцевыми корпусами 11 по очереди обладают признаками как первого, так и второго кольцевых концевых корпусов 12, как описано выше.As shown in FIG. 3a and 3b, each of the second
Предпочтительно, не показанные стержни выполнены с возможностью уменьшения участка протекания текучей среды для увеличения скорости текучей среды, и к тому же теплообмен может быть коаксиально внедрен в периферийные каналы 18 первого контура 13 и/или периферийные каналы 27, относящиеся ко вторым контурам 14. В этих целях сечение упомянутых стержней меньше, чем сечение соответствующего периферийного канала 18, 27. Например, область сечения стержней находится в диапазоне от около 10% и до 90% области сечения канала 18, 27, в которые они вставлены. Упомянутые стержни могут быть расположены в периферийных каналах 18, 27 или в их отрезках, где необходимо получение более эффективного локального теплообмена.Preferably, the rods not shown are configured to reduce the fluid flow path to increase the fluid velocity, and moreover, heat transfer can be coaxially embedded in the
Первый контур регулирования 13 температуры и/или каждый из вторых контуров 14 дополнительно содержит (см. фиг. 6) насосы 31 и аналогичное количество независимых модулей 32 терморегуляции, выполненных с возможностью управления и регулирования температуры текучей среды для теплообмена. Модули 32 и насосы 31 являются внешними относительно сердечника 3 и удерживающего корпуса 2 и относятся к внешним участкам первого 13 и второго 14 контуров соответственно.The first
Насосы 31 работают под постоянным давлением, предпочтительно, в диапазоне от 3 бар до 12 бар и, поддерживают постоянный поток внутри соответствующих контуров 13, 14.The
На фиг. 6 на диаграмме показан один из вторых контуров 14, проходящих в соответствующем кольцевом секторе 10.In FIG. 6, the diagram shows one of the
В дополнение к описанному выше участку (периферийные каналы 27, протоки подачи 28 и возврата 29 и соединительные каналы 30), проходящий в кольцевом секторе 10 второй контур 14 также содержит внешний участок, соединяющий проток возврата 29 с протоком подачи 28. На этот внешний участок воздействует модуль 32 терморегуляции для охлаждения и/или нагрева текучей среды для теплообмена на основе сигналов, получаемых от чувствительных элементов, прямо или косвенно измеряющих одну или более температур внутри участка кольцевой камеры 4, соотносящейся с сектором 10. Подобная схема может использоваться для внедрения первого контура 13 там, где вместо кольцевого сектора 10 имеется сердечник 3, и текучая среда протекает через центральный канал 15 и периферийные каналы 18.In addition to the section described above (
Каждый из модулей 32 терморегуляции работает на основе принципов теплообмена и, предпочтительно, содержит вторичный охлаждающий контур 33 (с охлажденной водой, например) и вторичный нагревающий контур 34 (например, с паровыми или электрическими резисторами).Each of the
Альтернативно, один модуль 32 терморегуляции и один насос 31 могут быть предусмотрены для вторых контуров 14 и один модуль 32 терморегуляции и один насос 31 - для первого контура 13 или единственный модуль 31 терморегуляции и единственный насос 32 для всех упомянутых контуров 13, 14.Alternatively, one
При использовании независимых вторых контуров 14 можно установить температуру воды в каждом из них на основе рабочих зон экструдера 1. Например, в зонах сильного перемешивания, предпочтительно, предусматривают более низкую температуру воды в целях получения более эффективного теплообмена и отвода большего количества теплоты.When using independent
Claims (36)
удерживающий корпус (2);
сердечник (3), вставленный в удерживающий корпус (2) и проходящий вдоль продольной оси (Х-Х); при этом сердечник (3) и удерживающий корпус (2) разграничивают кольцевую камеру (4) между ними;
множество шнеков (5) для экструзии, расположенных в кольцевой камере (4) параллельно продольной оси (Х-Х);
по меньшей мере, один первый контур (13) текучей среды для теплообмена для регулирования температуры внутри кольцевой камеры (4), причем первый контур (13) образован в сердечнике (3) и содержит:
центральный канал (15), проходящий в сердечнике (3) вдоль продольной оси (Х-Х);
множество параллельных периферийных каналов (18), проходящих в периферийном участке сердечника (3) вблизи кольцевой камеры (4) и сообщающихся по текучей среде с центральным каналом (15).1. The device is a multi-screw extruder for the manufacture of elastomeric compositions containing:
holding case (2);
a core (3) inserted into the holding body (2) and extending along the longitudinal axis (XX); wherein the core (3) and the holding body (2) delimit the annular chamber (4) between them;
many screws (5) for extrusion located in the annular chamber (4) parallel to the longitudinal axis (XX);
at least one first heat exchange fluid circuit (13) for controlling the temperature inside the annular chamber (4), the first circuit (13) being formed in the core (3) and contains:
a central channel (15) extending in the core (3) along the longitudinal axis (XX);
many parallel peripheral channels (18) passing in the peripheral portion of the core (3) near the annular chamber (4) and in fluid communication with the Central channel (15).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010154635/05A RU2457944C1 (en) | 2008-07-08 | 2008-07-08 | Multiscrew extruder for production of elastomer compositions |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010154635/05A RU2457944C1 (en) | 2008-07-08 | 2008-07-08 | Multiscrew extruder for production of elastomer compositions |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2457944C1 true RU2457944C1 (en) | 2012-08-10 |
Family
ID=46849545
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010154635/05A RU2457944C1 (en) | 2008-07-08 | 2008-07-08 | Multiscrew extruder for production of elastomer compositions |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2457944C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2792731C2 (en) * | 2018-11-16 | 2023-03-23 | Гнойсс Гмбх | Degassing extruder with multi-screw unit and method for degassing of polymer melt, using it |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1837954A3 (en) * | 1990-01-24 | 1993-08-30 | Xepmahh Бepшtopфф Maшиhehбaу Гmбx | Multiple-roll film reactor |
RU2071914C1 (en) * | 1993-04-27 | 1997-01-20 | Станислав Николаевич Ким | Planetary gear extruder |
WO1997031767A2 (en) * | 1996-02-29 | 1997-09-04 | Fritsch, Rosemarie, J. | Multi-shaft worm machine |
EP1324869B1 (en) * | 2000-10-10 | 2005-01-12 | Bühler AG | Multi-screw extruder and method for treating and/or processing elastomers with added filler |
US7284897B2 (en) * | 2002-07-22 | 2007-10-23 | Blach Verwaltungs Gmbh & Co. Kg | Extruder for continuously working and/or processing flowable materials |
-
2008
- 2008-07-08 RU RU2010154635/05A patent/RU2457944C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1837954A3 (en) * | 1990-01-24 | 1993-08-30 | Xepmahh Бepшtopфф Maшиhehбaу Гmбx | Multiple-roll film reactor |
RU2071914C1 (en) * | 1993-04-27 | 1997-01-20 | Станислав Николаевич Ким | Planetary gear extruder |
WO1997031767A2 (en) * | 1996-02-29 | 1997-09-04 | Fritsch, Rosemarie, J. | Multi-shaft worm machine |
EP1324869B1 (en) * | 2000-10-10 | 2005-01-12 | Bühler AG | Multi-screw extruder and method for treating and/or processing elastomers with added filler |
US7284897B2 (en) * | 2002-07-22 | 2007-10-23 | Blach Verwaltungs Gmbh & Co. Kg | Extruder for continuously working and/or processing flowable materials |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2792731C2 (en) * | 2018-11-16 | 2023-03-23 | Гнойсс Гмбх | Degassing extruder with multi-screw unit and method for degassing of polymer melt, using it |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2300212B1 (en) | Multiscrew extruder device for the production of elastomeric compounds | |
US8215939B2 (en) | Tire vulcanization forming mold | |
US4187067A (en) | Die for producing plastic resin pellets | |
WO2016131309A1 (en) | Pore-free tire mould and block thereof | |
EP3112143B1 (en) | Compound switching apparatus for forming tire components and method for forming a tire tread | |
JP2016117285A (en) | Extruder die assembly | |
JP3609490B2 (en) | Pneumatic tire manufacturing method and apparatus | |
US20140271969A1 (en) | Twin Screw Shaft Spacer Bearing | |
RU2457944C1 (en) | Multiscrew extruder for production of elastomer compositions | |
JP3770705B2 (en) | Inner mold for tire manufacturing | |
JP5476366B2 (en) | Mold for vulcanizing tire, apparatus and method for adjusting temperature of mold | |
EP3670141B1 (en) | Methods of making composite innerliner and tire having such a composite innerliner | |
EP3670140B1 (en) | Composite tread with stiffness gradient and method of making | |
WO2005120805A1 (en) | Multilayer synthetic resin pipe having spiral ribs, and extrusion molding method and apparatus for manufacturing the same | |
JP2009248421A (en) | Sheet film forming roll and sheet film forming apparatus | |
JP2006506248A (en) | Vacuum cast ceramic fiber insulation band with heating and cooling elements | |
JPH0839594A (en) | Calender roll of roller head extruder/and cooling or heating method for its material to be extruded | |
US11697237B2 (en) | Dual compound extruder apparatus with rotatable head | |
US6805480B1 (en) | Cylinder for a twin-screw extruder with a helical channel of varying depth | |
JP2005516795A (en) | Tire manufacturing method and extruder used for tire manufacturing | |
EP3670142B1 (en) | Dual compound extruder apparatus with rotatable head and methods for forming a coextruded strip | |
RU2108911C1 (en) | Screw extruder | |
CN111331898A (en) | Method for forming a tire component | |
CN102264517A (en) | Die for underwater cutting type pelletizer | |
EP1799427B1 (en) | Process for manufacturing elastomeric tire components |