SU1171347A2 - Дисковый экструдер дл переработки полимерных материалов - Google Patents

Abstract

1. ДИСКОВЫЙ ЭКСТРУДЕР ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ по авт. св. № 299133, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества расплава за счет увеличени  напорных характеристик экструдера, диаметр винтовой нарезки транспортирующей зоны вращающегос  диска не менее чем в 1,5-3 раза меньше его диаметра в рабочей зоне, котора  расположена между загрузочным отверстием и второй рабочей полостью, причем длина транспортирующей зоны равна 5-15 диаметрам ее винтовой нарезки, а внутренн   поверхность корпуса на входном участке транспортирующей зоны, составл ющей 3-5 диаметров ее винтовой нарезки, выполнена расшир ющейс  в направлении загрузочного отверсти  и снабжена средствами охлаждени . 2. Экструдер по п. 1, отличающийс  тем, что вращающийс  диск снабжен сдвиговым элементом, размещенным между его рабочей и транспортирующей зонами и выполненным в виде рифленой втулки длиной, равной 1-2 диаметрам винтовой нарезки i транспортирующей зоны. (Л со 4 1

Description

Изобретение относитс  к переработке по лимерных материалов в издели , в частности , к конструкци м экструдера дл  подготовки расплава полимера и  вл етс  усовершенствованием известного по авт. св. № 299133.

Цель изобретени  - повышение качества расплава за счет увеличени  напорных характеристик экструдера.

На фиг. 1 показан дисковый экструдер , продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. I.

Дисковый экструдер дл  переработки полимерных материалов состоит из корпуса 1, имеюш.его входное загрузочное отверстие 2 и выходное отверстие 3, полого врашаюш,егос  диска 4, который имеет отбойную зону-нарезку 5 и транспортирующую зону 6. Полый вращаюш.ийс  диск 4 образует с внутренним неподвижным диском 7 и промежуточным корпусом 8 соответственно рабочую зону 9 и вторую рабочую полость 10. Транспортируюш,а  зона 6 имеет длину 5- 15d и образована винтовой нарезкой II диска 4, причем d - диаметр винтовой нарезки 11, и внутренней поверхностью корпуса 1, котора  на входном участке транспортирующей зоны 6 на начальной длине 3-5d выполнена конической с конусностью в пределах от 0,2-3°, т. е. расшир ющейс  в направлении загрузочного отверсти  2 и имеет продольные пазы, глубина которых уменьшаетс  в зависимости от величины Н до в направлении движени  перерабатываемого материала. Дл  осуществлени  процесса сжати  перерабатываемого материала в зоне загрузки при температуре ниже температуры его плавлени  корпус 1 в зоне загрузки снабжен средствами 12 охлаждени .

Рабоча  зона 9 и рабоча  полость 10 сообщаютс  через фильтрующий элемент 13 с выходным отверстием 3. Транспортирующа  зона 6 экструдера обогреваетс  нагревательными элементами 14.

Дл  исключени  выхода нерасплавленных гранул полимера из транспортирующей зоны 6 в месте соединени  дисковой части экструдера с транспортирующей зоной 6 установлен сдвиговый элемент 15, имеющий длину 1-2 d и образующий зазор с корпусом 1, равный 0,008-0,01d. Дл  прохождени  расплава, образовавщегос  при течении материала в транспортирующей зоне 6, сдвиговый элемент 15 выполнен в виде рифленой втулки. Рифлени  16 на сдвиговом элементе 15 образуют продольные каналы дл  течени  расплава, глубина которых меньше размера перерабатываемых гранул полимера . Величина наименьшего зазора между наружной поверхностью сдвигового элемента и корпусом выбрана в пределах 0,008-0,0Id, обеспечивает достаточную величину сдвиговых деформаций дл  выбранной производительности транспортирующей зоны 6. Производительность зоны определ етс  дл  выбранной скорости вращени  диска 4 диаметром винтовой нарезки 11 и с увеличением d увеличиваетс .

Диаметр d винтовой нарезки 11 транспортирующей зоны 6 вращающегос  диска 4 выбран не менее, чем в 1,5-3 раза меньшим его диаметра в рабочей зоне 9, котора  расположена между загрузочным отверстием 2 и второй рабочей полостью 10. Величина зазоров рабочей зоны 9 и рабочей полости 10 измен етс  в пределах 2-5 мм.

Экструдер работает следующим образом.

Полимерный материал под собственным весом из бункера через загрузочные отверстие 2 поступает на винтовую нарезку 11 вращающегос  диска 4 и за счет плавного сужени  зазора между корпусом 1 и винтовой нарезкой 11 на длине 3-5 d происходит уплотнение материала в холодном состо нии. С этой целью корпус 1 выполнен коническим в направлении входа материала на длине 3d-5d и снабжен средствами 12 охлаждени  дл  поддержани  температуры корпуса 1 на указанной длине ниже температуры плавлени  материала. Дл  предотвращени  прокручивани  полимера при его уплотнении поверхность корпуса I дополнительно имеет продольные пазы . Сечение паза выполн етс  несколько большим размера гранул перерабатываемого материала .

Уплотненный.в зоне загрузки на длине 3-5d материал при температуре ниже температуры плавлени  полимера образует плотную пробку, котора  далее двигаетс  по винтовой нарезке 11 вращающегос  диска 4, создава  значительное давление на выходе из экструдера. После уплотнени  материал поступает в зону предварительной пластикации на участке транспортирующей зоны 6. Дл  разогрева материала и предварительной пластификации транспортирующа  зона 6 на последующей длине снабжена нагревательнь1ми элементами 14. Обща  длина транспортируемой зоны б выбрана из услови  создани  максимального давлени  и обеспечени  предварительного разогрева материала в конце зоны до температуры, превышающей температуру плавлени  полимера. При длине транспортирующей зоны менее 5d экструдер не развивает необходимых давлений дл  формовани  издели . Этой длины также недостаточно дл  предварительной пластикации материала.

Длина транспортирующей зоны более 15d приводит к перегреву материала и повышению энергоемкости и металлоемкости экструдера.

После прохождени  сдвигового элемента 15 расплав поступает в дисковую зону экструдера, где по рабочим зазорам между вращающимс  диском 4 и промежуточным корпусом 8 и соответственно второй рабочей полостью 10, между вращающимс  диском 4

и внутренним неподвижным диском 7 происходит его дальнейша  пластификаци  и гомогенизаци  (смешение). Интенсивность смешени  регулируетс  величиной указанных зазоров. Интенсивные сдвиговые деформации по всему объему материала достигаютс  при изменении зазора в пределах 2- 5 мм. Уменьшение зазора (меньше 2 мм) приводит к чрезмерному повышению температуры полимера из-за диссипации энергии под действием больших скоростей сдвига. Значительное увеличение зазора снижает эффект смешени  из-за отсутстви  сдвиговых деформаций по всему объекту.

Отношение диаметра вращаюшегос  диска D в местах образовани  рабочих зоны 9 и полости 10 к диаметру d в транспортирующей зоне 6 измен ют в пределах 3-1,5.

Уменьшение диаметра вращаюшегос  диска 4 в транспортирующей зоне 6 позвол ет согласовать производительность винтовой нарезки этой зоны с пластицирующей способностью дисковой части. Такое согласование достигаетс  за счет поддержани  соотношени  размеров вращающегос  диска 4 в загрузочной транспортирующей и рабочей части в пределах 1,5-3.

При изменении соотношени  диаметров

меньше 1,5 происходит рассогласование производительностей транспортирующей и дисковой части, что приводит к вьщаче негомогенизированного расплава (температурна  однородность расплава по сечению канала на выходе превышает допустимые нормы и составл ет больше 20°С). Превышение соотношени  1,5-3 больше трех приводит к чрезмерному перегреву материала, возникающему за счет диссипации энергии в расплаве под действием сдвиговых деформаций - в дисковой части.

Испытани  экструдера показали его надежную работу при переработке различных материалов. Величина развиваемого давлени  увеличилась более чем в 5 раз по сравнению с известной и примен емой ранее конструкцией экструдера.

Claims (2)

1. ДИСКОВЫЙ ЭКСТРУДЕР

ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ по авт. св. № 299133, отличающийся тем, что, с целью повышения качества расплава за счет увеличения напорных характеристик экструдера, диаметр винтовой нарезки транспортирующей зоны вращающегося диска не менее чем в 1,5—3 раза меньше его диаметра в рабочей зоне, которая расположена между загрузочным отверстием и второй рабочей полостью, причем длина транспортирующей зоны равна 5—15 диаметрам ее винтовой нарезки, а внутренняя поверхность корпуса на входном участке транспортирующей зоны, составляющей 3—5 диаметров ее винтовой нарезки, выполнена расширяющейся в направлении загрузочного отверстия и снабжена средствами охлаждения.

2. Экструдер по π. 1, отличающийся тем, что вращающийся диск снабжен сдвиговым элементом, размещенным между его рабочей и транспортирующей зонами и выполненным в виде рифленой втулки длиной, равной 1—2 диаметрам винтовой нарезки транспортирующей зоны.