RU8301U1

RU8301U1 - WORM-DISK EXTRUDER

Info

Publication number: RU8301U1
Application number: RU98100655/20U
Authority: RU
Inventors: Р.Я. Дебердеев; Т.Л. Каприна; Ю.В. Перухин; Л.М. Курочкин; Н.Р. Гильмутдинов; Р.Г. Галиев; Н.И. Ухов; В.П. Погребцов; А.И. Воробьев; С.А. Ахметчин; А.П. Лебедев; М.Н. Насыйров; Ю.В. Новик
Original assignee: Акционерное общество "Нижнекамскнефтехим"
Priority date: 1998-01-15
Filing date: 1998-01-15
Publication date: 1998-11-16

Abstract

Червячно-дисковый экструдер, содержащий питательный цилиндр, размещенный в нем и соединенный с приводом вращения червяк с винтовой нарезкой и последовательно расположенную дисковую насадку с приводом, отличающийся тем, что канал движения материала, образованный поверхностью вращающегося диска и внутренней неподвижной поверхностью корпуса дисковой насадки, имеет переменную высоту.A worm-disk extruder comprising a feeding cylinder located therein and connected to a rotary drive with a screw thread and a sequentially arranged disk nozzle with a drive, characterized in that the material flow channel formed by the surface of the rotating disk and the internal stationary surface of the disk nozzle body has variable height.

Description

ЧЕРВЯЧНи-дИСКиВЫЙ ЭКСТРУдЕРWORM-DISK EXTRUDER

мКИ В 29 и 47/52MKI B 29 and 47/52

Предлагаемая полезная модель относится к области переработки высокомолекулярных соединений и преднаеначена для использования в комбинированных червячно-дисковых экструдерах при производстве присадок полишункционального дейотвия для моторных масел, топлива, композиционных материалов и т.д.The proposed utility model relates to the field of processing of high molecular weight compounds and is intended for use in combined worm-disk extruders in the manufacture of multifunctional additives for motor oils, fuels, composite materials, etc.

Известен червячно-дисковый экструдер см , напри лер, патент РФ N 2003467, 1992, ШК В 29 С 47/52, В 29 С 47/38, содержащий полый корпуо (питательный цилиндр) с загрузочной воронкой и размещенным в нем приводным рабочим органом, выполненным в виде червяка с диском на конце, диоковую головку, неподвижный диск и размещенное между ним и диоковой головкой уплотнительное кольцо, Экструдер снабжен упорным элементом,, выполненным в виде двух концентрических резьбовых колец, зафиксированных от взаимного омещения в осевом направлении и смонтированных с возможностью независимого поворота относительно продольной оси, при этом наружное кольцо пооредством резьбового соединения установлено внутри диоковой головки, внутреннее - на неподвижном диоке, а уплотнительное кольцо по его торцевым поверхноотям поджато пооредством упорного элемента к неподвижному диску A worm-disk extruder is known, see, for example, RF patent N 2003467, 1992, ШК В 29 С 47/52, В 29 С 47/38, containing a hollow body (feeding cylinder) with a loading funnel and a driving working body located in it, made in the form of a worm with a disk at the end, a die head, a fixed disk and a sealing ring placed between it and the die head, the extruder is equipped with a stop element made in the form of two concentric threaded rings fixed from mutual substitution in the axial direction and mounted with the possibility of independent rotation relative to the longitudinal axis, while the outer ring is installed inside the diode by means of a threaded connection, the inner ring is on a fixed diode, and the o-ring is pressed along its end surfaces by a stop element to the fixed disk

иднако, извеотное устройство не обеспечивает необходимые условия для деструкции высокомолекулярных ооединений, ввиду относительно низких окоростей сдвига, воздействующих при движении расплавленного материала через данную конструкцию. Это свнаано с жестким соединением шнен:а и диска и не дает возможности эффективного управления процессом деотрукции. техническому решению является червячно-дисковый экструдер Сем., например А.с. N 1Е12833, 1984, ШК В 29 С 47/5S, 47/383, оодаржадщй корпус, размещенные в нем и соединенные с приводами вращения червяк с винтовой нарезкой и последовательно расположенными зонами транспортирования и дозирования и диск, у которого отношение диа летра диска к диаметру червяка выбрано в пределак 3-6, при этом отношение высот витков винтовой нарезки червяка в зонах транспортирования и дозирования выбрано превышающим 1 и по большей мере равным 3. Поверхность диска выполнена, ровной. Экструдер, описанной рюнструрщии предназначен для переработки узкого круга полимеров, в частности, волокнообразующих полимеров и не обеспечивает значительных механохимических воздействий на перерабатываемый полимер. Незначительная разница в диаметре червяка и диска, и постоянная величина зазора в дисковой головке не позволяют обеспечить достаточные сдвиговые деформации в дисковой головке для обеспечения необходимой деструкции перерабатываемого материала. Целью предлагаемой полезной модели является обеспечение деструкционных процессов за счет интенсртфрхкации сдвиговых деформаций, осуществляемых в условиях переменной высоты канала движения матери-ала дисковой насадки. Поставленная цель достигается тем, что в червячно-дисковом экструдере, содержащем питательный цилиндр, размещенный в нем и соединенный с приводом вращения червяк с винтовой нарезкой и последовательно расположенную дисковую насадку с приводом, причем канал движения материала, образованный поверхностью вращающегося диска и внутренней неподвижной поверхностью корпуса насадки, имеет переменную высоту, при которой обеспечивается посТиянотви ИЛИ уменьшение поперечного оечения канала движения материала вдоль ООН дисковой насадки.however, a well-known device does not provide the necessary conditions for the destruction of high molecular weight compounds, due to the relatively low shear strengths that affect the movement of molten material through this structure. This is due to the rigid connection of the cnnn: a and the disk and does not allow effective control of the deotruction process. the technical solution is a worm-disk extruder Sem., for example A.S. N 1Е12833, 1984, ШК В 29 С 47 / 5S, 47/383, housing, placed in it and connected to rotation drives by a screw with a threaded thread and sequentially located transportation and dosing zones and a disk in which the ratio of the diameter of the disk to the diameter the worm is selected in the limit 3-6, while the ratio of the heights of the screw turns of the worm in the transportation and dosing zones is selected to be greater than 1 and at most equal to 3. The surface of the disk is made even. The extruder described by cutting is intended for processing a narrow circle of polymers, in particular, fiber-forming polymers and does not provide significant mechanochemical effects on the processed polymer. A slight difference in the diameter of the worm and the disk, and a constant gap in the disk head do not allow for sufficient shear deformation in the disk head to ensure the necessary destruction of the processed material. The purpose of the proposed utility model is to ensure the destruction processes due to intensification of shear deformations carried out under conditions of a variable height of the channel of movement of the material of the disk nozzle. This goal is achieved by the fact that in a worm-disk extruder containing a feeding cylinder, a worm with a screw thread and a sequentially located disk nozzle with a drive located in it and connected to the rotation drive, the channel of movement of the material formed by the surface of the rotating disk and the internal fixed surface of the housing nozzles, has a variable height at which the light is achieved OR a decrease in the transverse cross-section of the channel of movement of the material along the UN disk nozzle.

Отличительными признаками заявляемого технического решения являются то, что канал движения материала, образованный поверхностью вращающегося диска и внутренней неподвижной поверхностью корпуса нэзацки, имеет переменную высоту.Distinctive features of the claimed technical solution are that the channel of movement of the material formed by the surface of the rotating disk and the inner fixed surface of the nesatzky housing has a variable height.

Подобное исполнение дисковой нэзадки червячно-дискового акструдера обеспечивает нарастание сложно-напряженного одвига, воздействующего на расплав высокомолекулярного соединения, в канале движения материала при его перемещении вдоль оси дисковой насадки.Such a performance of the disk impediment of the worm-disk extruder provides an increase in the difficultly-stressed shear acting on the molten macromolecular compound in the channel of movement of the material as it moves along the axis of the disk nozzle.

В процессе работы червячно-дискового экструдера высокомолекулярное соединение в питательном цилиндре плавится, сжимается, гомогенизируется и подается черев переходник во входное отверстие дисковой насадки. Расплав, попадая в начало канала дисковой насадкиJ равворачивается и движется в расходяпщйся канал насадки. Канал движения материала образован наружной поверхностью вращаюшэгося диска и внутренней поверхностью неподвижного корпуса и имеет переменную высоту. Изменение высоты канала соответствует изменению радиуса конического диска, при которой обеспечивается равенство или уменьшение площади поперечного сечения канала, при котором наблюдаются нарэзтание сложно-напряженного сдвига, вовдействующего на расплавленный материал. Это связано с тем, что с увеличением угловой скорости вращения (при неизменности числа оборотов диска) по мере перемещения материала вдоль оси насадки, нарастает тангенциальная составляюшая суммарного потока и движение расплава переходит в турбулентное, за счет чего осуществляется деструкция материалаDuring the operation of the worm-disk extruder, the high molecular weight compound in the feeding cylinder melts, contracts, homogenizes, and the adapter is fed through the adapter into the inlet of the disk nozzle. The melt, getting to the beginning of the channel of the disk nozzle J, turns and moves into the diverging channel of the nozzle. The channel of movement of the material is formed by the outer surface of the rotating disk and the inner surface of the stationary body and has a variable height. A change in the height of the channel corresponds to a change in the radius of the conical disk, which ensures equality or a decrease in the cross-sectional area of the channel, at which the cutting of a complex-stress shear affecting the molten material is observed. This is due to the fact that with an increase in the angular velocity of rotation (with a constant number of disk rotations) as the material moves along the axis of the nozzle, the tangential component of the total flow increases and the melt moves into a turbulent one, due to which the material is degraded

и понижение молекулярной маооы выоокомолекулярного поединения. При неизменном поперечном оечении канала движения материала вдоль оои наоЕдки тангенциальная ооотавляющая поотоянно Hapasjтает, и отоюда поотоянно возраотает механическое воздейотвие наand a decrease in molecular mass of high molecular weight coupling. With a constant cross-section of the channel of movement of the material along the joint, the tangential otapavlivayet Hapasjtoyotoyayet, and from here the mechanical impact on

раоплав, Боледотвие чего процеооы деструкции также нарастают. При уменьшающемся поперечном сечении канала движения материала механическое воздействие на расплав еще более интенсивно и процеос деструкции еще глубже.Raoplav, Bledotviyu of which destruction processes also increase. With a decreasing cross section of the channel of movement of the material, the mechanical effect on the melt is even more intense and the destruction process is even deeper.

Таким образом, посредством совокупности отличительных признаков заявляемого технического решения обеопечивается доотижение поставленной цели.Thus, through a combination of distinctive features of the proposed technical solution, it is necessary to achieve further reduction of the set goal.

В патентной и технической литературе не имеется сведений о совокупности отмеченных отличительных признаков с указанной целью.In the patent and technical literature there is no information about the totality of the distinguishing features noted for this purpose.

На фиг.1 изображен продольный разрез червячно-дискового экструдера.Figure 1 shows a longitudinal section of a worm-disk extruder.

Экструдер содержит питательный цилиндр 1, в котором установлен червягъ si5 снабженный индивидуальным приводОМ. питательный цилиндр 1 через переходник 3 ооединяетоя с корпусом 4 дисковой насадки, диск диисковой насадки 5 выполнен в виде расходящегося конуса, укрепляется на валу в двух парах подшипников 7, онабжен системой уплотнений 6. Внутренняя поверхность корпуса 4 дисковой наоадки и наружная поверхность вращающегося конуса 5 образуют канал движения материала 8 с уменьшающейся высотой. Регулирование высоты указанного канала производится прокладками 9, фиксируемыми между корпусом 4 и крышкой 10. В корпусе и дисгювоИ насадки расположено отверстие 11 для отвода деструктированного продукта.The extruder contains a feeding cylinder 1, in which a worm si5 is installed equipped with an individual drive. the feed cylinder 1 through the adapter 3 is connected to the disk nozzle body 4, the disk of the disk nozzle 5 is made in the form of a diverging cone, mounted on the shaft in two pairs of bearings 7, it is equipped with a sealing system 6. The inner surface of the disk 4 of the disk nozzle and the outer surface of the rotating cone 5 form channel of movement of material 8 with decreasing height. The height of the specified channel is controlled by gaskets 9, fixed between the body 4 and the cover 10. In the body and the nozzle there is an opening 11 for discharging the degraded product.

цпдгитоЕка экотрудера к работе осущвотБляется Б оледующнм порядке,cpdgitoEka ecotruder to work is carried out in the following order,

В завиоимооти от перерабатываемого материала, требуемой глубины деотрукции выоокомолекулярного ооединенин уотанавливаетоя необходимая температура по зонам червячной чаоти экотрудера и обеопечиваетоя заданная температура расплава подаваемая в диоковую на,. Параметры канала движения материала (поотоянотво или уменьшение площади поперечного оечения) обеопечиваютоя установлением прокладок между корпуоом и крышкой наоадки. Диоковая наоадка рааогреваетоя о помошью внешних источников тепла до температуры расплава.Depending on the material being processed, the required de-extraction depth of the high molecular weight oo-compound, the required temperature for the zones of the worm part of the ecotruder and the desired temperature of the melt supplied to the diac on are obtained. The parameters of the channel of movement of the material (inevitably or a decrease in the area of transverse cross-cutting) are necessary for the installation of gaskets between the body and the cap of the nozzle. The diode tip is heated by external heat sources to the melt temperature.

Экотрудер работает следующим образом.Ecotruder works as follows.

Высокомолекулярное соединение в червячной части экструдера плавится, гомогенизируется и подается в виде расплава через переходник 3 во входное отверстие корпуса 4 дисковой нзэадки. Расплав разворачивается и попадает в канал движения материала 8, где на ооевое ламинарное его движение накладывается тангенциальное за счет быстрого вращения конического диска 5. доля тангенциальной ооставляющей суммарного потока нарастает по мере перемещения расплава вдоль оси насадки, нарастает турбулизация потока и, как следствие, деструкция перерабатываемого материала. Степень деструкции зависит от площади поперечного сечения, которая должна быть одинаковой или уменьшаюшэюшейся вдоль оси дисковой насадки в направлении выхода материала, и числа оборотов диска насадки. Переработанный материал в области окончания расходящегося конической зоны диска выбрасывается через выходное отверстие 11 и собираетоя в сборнике.The high molecular weight compound in the worm part of the extruder is melted, homogenized, and fed as a melt through an adapter 3 into the inlet of the housing 4 of the disk assembly. The melt unfolds and enters the material movement channel 8, where tangential due to the rapid rotation of the conical disk 5 is superimposed on its ooya laminar motion 5. The fraction of the tangential component of the total flow increases as the melt moves along the axis of the nozzle, flow turbulence increases and, as a result, the destruction of the processed material. The degree of destruction depends on the cross-sectional area, which should be the same or decreasing along the axis of the disk nozzle in the direction of material exit, and the number of revolutions of the nozzle disk. Recycled material at the end of the diverging conical zone of the disk is ejected through the outlet 11 and is collected in the collection.

Hbi и ТйиЛИЦЬ j..Hbi and Tyler j ..

Пример 1. Червячнп-дисковый экструдер о диаметром шнека 35 мм и L/D - 17 снабжен дисковой гожовкой с приводом с электродвигателем постоянного тока, диск имеет минимальный диаметр 30 мм, а максимальный 2SO мм. Высота канала движения материала между поверхностью конического диска и внутренней поверхностью составляла Е,5 мм (опыт 1). Далее при экспериментах высота канала в сторону расширяющейся части уменьшалось в одном случае при условии равенства плошади поперечного сечении (опыт S), в другом - уменьшение плошади поперечного сечения (опыт 3). Обеспечение таких условий движения расплава в канале движения материала осушэствлялось с помошью втулок, вставляемых в корпус насадки. Внутренняя поверхность сменных втулок являлись внутренней поверхностью корпуса.Example 1. A worm-disk extruder with a screw diameter of 35 mm and L / D - 17 is equipped with a disk burner with a drive with a DC motor, the disk has a minimum diameter of 30 mm and a maximum diameter of 2SO mm. The height of the channel of movement of the material between the surface of the conical disk and the inner surface was E, 5 mm (experiment 1). Further, in the experiments, the channel height towards the expanding part decreased in one case, provided that the cross-sectional area was equal (experiment S), and in the other, the cross-sectional area was reduced (experiment 3). Providing such conditions for the movement of the melt in the channel of movement of the material was carried out using bushings inserted into the body of the nozzle. The inner surface of the replaceable bushings was the inner surface of the housing.

На установке был переработан тройной сополимер этилена, пропилена и дициклопентадиена (СКЭПТ) (ТУ 2294-022-05766801-94) при температурных условия по зонам Ti-120 С. То-200 и, С, Тнасадки-240 и. Скорость вращения шнека составила 25 об/мин, вращения диска варьировалосьThe triple copolymer of ethylene, propylene and dicyclopentadiene (SKEPT) (TU 2294-022-05766801-94) was processed at the installation under temperature conditions in the zones of Ti-120 C. To-200 and, C, Tnasadki-240 and. The screw rotation speed was 25 rpm, the disk rotation varied

Как видно из таблищ 1 при обеспечении уменьшения плошади поперечного сечения канала движения материала по ходу движения вдоль оси насадки, степень деструкции исходного высокомолекулярного соединения воврастает при одинаковых скороотных параметрах вращаюшэгося диска.Однако сильное уменьшение плошади сечения канала движения материала приводит к снижению производительности экструдера. Эксплуатация опытного образца акструдера показала его эффективность по сравнению с известным решением. Использование предлагаемого червячно-дискового экструдера.As can be seen from Table 1, while ensuring a decrease in the cross-sectional area of the material’s channel of movement along the nozzle axis, the degree of destruction of the initial macromolecular compound increases with the same speed parameters of the rotating disk. However, a strong decrease in the cross-sectional area of the material’s channel leads to a decrease in the extruder productivity. The operation of the prototype extruder showed its effectiveness in comparison with the known solution. Using the proposed worm-disk extruder.

обеспечивающего необходимую деструкцию высокомолекулярного соединения для получения нивкомолекулярных продуктов различного назначения. Экструдер прост Б изготовлении, обслуживании, расширит ассортимент выпускаемой продукции. providing the necessary destruction of high molecular weight compounds to obtain nivcomolecular products for various purposes. The extruder is simple. In manufacture, maintenance, it will expand the range of products.

начале конце }начада и конца мм мм 1КиЗд:.эла 1 ЭЗО 2,5 2,5 0,5 р I 300 3 1 300 0,3beginning end} beginning and end mm mm 1KiZd: .el 1 EZO 2.5 2.5 0.5 p I 300 3 1 300 0.3

Claims

A worm-disk extruder containing a feeding cylinder located therein and connected to a rotary drive with a screw thread and a sequentially arranged disk nozzle with a drive, characterized in that the channel of movement of the material formed by the surface of the rotating disk and the internal stationary surface of the disk nozzle body has variable height.