SU1388308A1

SU1388308A1 - Extruder for processing and filtering plastics

Info

Publication number: SU1388308A1
Application number: SU864137084A
Authority: SU
Inventors: Юрий Александрович Жданов; Евгений Николаевич Востров; Вячеслав Борисович Марчук
Priority date: 1986-09-15
Filing date: 1986-09-15
Publication date: 1988-04-15

Abstract

Изобретение относитс к области полимерного машиностроени и может быть использовано в конструкци х экструдеров дл переработки и фильтрации пластмассы.Цель изобретени - повышение надежности работы экструдера и качества получаемой пластмассы.Дл этого в корпусе экструдера расположен черв к с наконечником и закрепленным на нем смесительным элементом, В корпусе выполнены направл ющие. В последних установлен шибер с фильтрующими элементами. В корпусе смонтирована уплотн юща втулка. Она св зана торцовыми поверхност ми с шибером и выполненным в корпусе опорным выступом . По ее внутренней поверхности выполнен конусообразньй выступ со стороны .опорного выступа с образованием с наконечником питающего канала. По ее внутренней поверхности выполнен также дополнительный выступ со стороны шибера с образованием выходного канала с наконечником. Между выступами выполнена кольцева конусообразна впадина с образованием рабочего канала со смесительным элементом. Рабочий канал выполнен с сужением в направлении выходного канала. Вершина конуса выступа обращена в направлении оси корпуса. Вершина конуса впадины обращена в направлении стенки корпуса . Пластмасса в виде расплава, подготовленного черв ком, через питающий и рабочий каналы заполн е т выходной канал. Затем черкез фильтрующий элемент поступает в экструзионную головку . Така конструкци при обеспечении необходимой прочности уплотн ющей втулки увеличивает усилие, передаваемое с ее стороны на шибер, гарантированно самоуплотн места стыка, в т,ч. при переходных и пусковых режимах работы экструдера. 2 з,п. ф-лы, 2 ил. с iS (Л со00 00 с о 00The invention relates to the field of polymer engineering and can be used in the construction of extruders for processing and filtering plastics. The purpose of the invention is to improve the reliability of the extruder and the quality of the plastics produced. For this, a worm is located in the extruder case with a mixing element fixed on it, the body is made guides. In the last installed gate with filter elements. A sealing sleeve is mounted in the housing. It is connected with face surfaces with a gate and a supporting projection made in the housing. On its inner surface there is a cone-shaped protrusion from the side of the support protrusion with the formation of a feed channel with the tip. An additional protrusion from the side of the gate with the formation of an output channel with a tip is also made along its inner surface. An annular cone-shaped depression is formed between the protrusions with the formation of a working channel with a mixing element. The working channel is made with a narrowing in the direction of the output channel. The top of the cone of the protrusion facing in the direction of the axis of the housing. The top of the depression cone is facing in the direction of the housing wall. The plastic in the form of a melt prepared by a screw will fill the output channel through the feed and working channels. Then Circassian filter element enters the extrusion head. Such a structure, while ensuring the required strength of the sealing sleeve, increases the force transmitted from its side to the gate, guaranteed self-sealing of the joint, in t, h. during transient and start-up modes of extruder operation. 2 h, para. f-ly, 2 ill. with iS (L co00 00 about o 00

Description

Изобретение относитс к полимерному машиностроению и может быть использовано в конструкци х экструде- ров дл переработки и фильтрации пластмассы.The invention relates to polymer engineering and can be used in extruder structures for processing and filtering plastics.

Цель изобретени - повышение надежности работы экструдера и качества получаемой пластмассы.The purpose of the invention is to increase the reliability of the extruder and the quality of the produced plastics.

На фиг.1 изображен экструдер дл переработки и фильтрации пластмассы , разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.1 shows an extruder for processing and filtering plastics, a slit; figure 2 - section aa in figure 1.

Экструдер дл переработки и фильтрации пластмассы содержит корпус 1 с входным (не показан)- и выходным 2 отверсти ми и выполненными по внутренней поверхности корпуса 1 со стороны выходного отверсти 2 направл ющими 3, В корпусе 1 соосно ему расположен черв к 4 с наконечником 5 и закрепленным на наконечнике 5 смесительным элементом 6. Б -направл ющих 3 нормально оси корпуса 1 установлен шибер 7 с фильтрующими элемен- тами 8. В корпусе 1 соосно ему смонтирована уплотн юща втулка 9. Одной торцовой поверхностью а уплотн юща втулка 9 св зана с шибером 7, другой & - с выполненными по внутренней поверхности корпуса 1 опорным выступом 10. По внутренней поверхности уплотн ющей втулки 9 со стороны опорного выступа 10 корпуса 1 выполнен с образованием питаюп его канала 11с : наконечником 5 черв ка 4 конусообразный выступ 12 с вершиной конуса, обращенной в направлении оси корпуса 1 экструдера. По внутренней поверхности уплотн ющей втулки 9 со стороны шибе- ра 7 выполнен с образованием выходного канала 13 с наконечником 5 черв ка 4 дополнительный выступ 14. Между выступами 12 и 14 выполнена с образованием рабочего канала 15 со смесительным элементом 6 кольцева конусообразна впадина 16 с вершиной конуса , обращенной в направлении стенки корпуса 1, причем рабочий канал 15 выполнен с сужением в направлении выходного канала 13.The extruder for processing and filtering plastics contains a housing 1 with inlet (not shown) and 2 outlet openings and formed along the inner surface of the housing 1 from the outlet opening 2 with guides 3, In the housing 1 coaxially arranged to 4 with tip 5 and mounted on the tip 5 of the mixing element 6. B-guiding 3 normal axis of the housing 1 is mounted a gate 7 with filter elements 8. In the housing 1 coaxially mounted to it is a sealing sleeve 9. One end surface of the sleeve 9 is connected 7, another & - with a supporting protrusion 10, which is made on the inner surface of the housing 1 10. On the inside surface of the sealing sleeve 9 on the side of the support projection 10 of the housing 1, the channel 11c is formed with a tip: housing 1 extruder. Along the inner surface of the sealing sleeve 9, from the side of the gate 7, an additional protrusion 14 is formed with the tip 5 of the screw 4. Between the projections 12 and 14 is made with the formation of the working channel 15 with the mixing element 6 an annular cone-shaped hollow 16 with apex the cone facing the wall of the housing 1, and the working channel 15 is made with a narrowing in the direction of the output channel 13.

Смесительный элемент 6 выполнен в виде торпеды с кольцевым выступом 17 на ее поверхности, расположенным против кольцевой конусообразной впадины 16 уплотн ющей втулки 9. Толщина уплотн ющей втулки 9 выбрана уменьшающейс в направлении от опорного выступа 10 корпуса 1 к его выходному отThe mixing element 6 is made in the form of a torpedo with an annular protrusion 17 on its surface located opposite the annular cone-shaped depression 16 of the sealing sleeve 9. The thickness of the sealing sleeve 9 is chosen decreasing in the direction from the support projection 10 of the housing 1 to its output from

o o

5 0 5 0 5 0 5 5 0 5 0 5 0 5

5 five

00

верстию 2, На корпусе 1 закреплены детали 18 и 19. Шибер 7 установлен между ними в направл ющих 3, образованных выполненными в детал х 18 и 19 пазами.:Шибер 7 своей торцовой поверхностью со стороны выходного отверс- ти 2 св зан с опорным кольцом,20. Фильтрующий элемент 8 щибера 7 образован пакетом фильтровальных сеток, установленных при помощи разрезного кольца 21 в кольцевой проточке 22, выполненной в шибе ре 7. В основании 23 щибера 7 выполнены отверсти 24 дл прохода отфильтрованной пластмассы . Количество фильтрующих элементов 8 равно по меньшей мере двум. Фильтрующий элемент 8 может быть выполнен в виде сменной дросселирующей рещетки с пакетом сеток, установленной в кольцевой проточке 22 шибера 7, Выступы 12 и 14 и кольцева конусообразна впадина 16 в продольном сечении выполнены предпочтительно тороидальной осесимметричной формы. На черв ке 4 могут быть выполнены и другие смесительные элементы. Дл перемещени шибера 7 предусмотрен, например , гидроцилиндр 25, корпус которого установлен на балке 26, прикрепленной т гами 27 к. детали 18 корпуса 1 экструдера . Экструзионна головка (не показана ) закреплена на детали 19 корпуса 1.Version 2, Parts 1 and 18 are fastened to housing 1. Gateway 7 is mounted between them in guides 3 formed by grooves made in detail 18 and 19.: Gateway 7, with its end surface on the side of the output opening 2, is connected to the support ring ,20. The filtering element 8 of the blender 7 is formed by a package of filter grids installed by means of a split ring 21 in an annular groove 22 formed in a bezel 7. At the base 23 of the blender 7 there are holes 24 for passing filtered plastic. The number of filter elements 8 is at least two. The filter element 8 can be made in the form of a replaceable throttling grid with a mesh package installed in the annular groove 22 of the gate 7, the protrusions 12 and 14 and the annular cone-shaped hollow 16 in longitudinal section are preferably of a toroidal axisymmetric shape. On the worm ke 4, other mixing elements can also be made. For movement of the gate 7, for example, a hydraulic cylinder 25 is provided, the housing of which is mounted on a beam 26 attached by rods 27 to. Parts 18 of the housing 1 of the extruder. An extrusion head (not shown) is attached to the part 19 of the housing 1.

Экструдер дл переработки и фильтрации пластмассы работает следующим образом.The extruder for processing and filtering plastics works as follows.

Пластмасса в виде расплава, подготовленного черв ком 4, через питающий канал 11 и рабочий канал 15 заполн ет выходной канал 13 уплотн ющей втулки 9 и кольцевую проточку 22, выполненную в шибере 7, Затем расплав пластмассы через фильтрующий элемент 8, отверсти 24, выполненные в основании 23 шибера 7, и выходное отверстие 2 корпуса 1 поступает в экст- рузионную головку. При первоначальном заполнении расплавом пластмассы выходного канала 13 и ее последующем течении через фильтрующий элемент 8 и отверсти 24 или повторном запуске экструдера после остановки в выходном канале 13 увеличиваетс давление расплава пластмассы, однако даже при минимальном значении этого давлени и отсутствии под его действием деформации уплотн ющей втулки 9 утечки расплава пластмассы по плоскостиThe plastic in the form of a melt prepared by a screw 4, through the supply channel 11 and the working channel 15 fills the output channel 13 of the sealing sleeve 9 and the annular groove 22, made in the gate 7, then the molten plastic through the filter element 8, holes 24, made in the base 23 of the gate 7, and the outlet 2 of the housing 1 enters the extrusion head. During the initial filling of the output channel 13 with the molten plastic and its subsequent flow through the filter element 8 and the holes 24 or restarting the extruder after stopping in the output channel 13, the pressure of the plastic melt increases, however, even with the minimum value of this pressure and the absence of deformation of the sealing sleeve under its action 9 plastic melt leaks on the plane

контакта шибера 7 с торцовой поверхностью q не происходит, так как втул- ка 9 находитс в предварительно нап- . р женном состо нии, уплотн плос- с кость стыка шибера 7 и торцовой поверхности а уплотн ющей втулки 9.the contact of the gate 7 with the end surface q does not occur, since the sleeve 9 is in the pre-nap. the collapsed state, the sealing plane with the junction of the gate 7 and the end surface of the sealing sleeve 9.

Вывод экструдера на рабочий режим с увеличением частоты вращени черв ка 4 и производительности соп- Ю ровождаетс увеличением давлени расплава пластмассы, действующего на употн ющую втулку 9, ее раст жением и возникновением аксиальной силы, передаваемой через торцовую поверхность jj а на шибер 7. При этом происходит самоуплотнение места стыка шибера 7 и торцовой поверхности а с устранением возможности утечки расплава пластмассы. По мере засорени фильт- п рующего элемента 8 давление расплава пластмассы увеличиваетс . При , этом увеличиваетс аксиальна сила, передаваема на шибер 7 торцовой поверхностью а втулки 9, с увеличением 25 эффекта самоуплотнени . О необходимости замены засоренного фильтрующего элемента 8 суд т по показани м датчика давлени (не показан). Замену засоренного фильтрующего элемента 8 ig осуществл ют путем перемещени шибераThe output of the extruder to the operating mode with an increase in the rotational speed of the screw 4 and productivity is accompanied by an increase in the pressure of the plastic melt acting on the absorbing sleeve 9, its stretching and the occurrence of axial force transmitted through the end surface jj a to the gate 7. At the same time self-sealing of the junction of the gate 7 and the end surface takes place and with the elimination of the possibility of melt leakage of plastic. As the filter element 8 becomes clogged, the pressure of the molten plastic increases. With this, the axial force increases, which is transmitted to the gate 7 by the end surface of the sleeve 9, with an increase in 25 self-sealing effect. The necessity of replacing the clogged filter element 8 is judged by the pressure sensor readings (not shown). The replacement of the clogged filter element 8 ig is carried out by moving the gate

7при помощи гидроцилиндра 25. При этом засоренный фильтрующий элемент7 by means of a hydraulic cylinder 25. At the same time the littered filter element

8выводитс из зоны течени расплава пластмассы дл чистки, а на его место вводитс ранее подготовленный чис- тый фильтрующий элемент 8.8 is removed from the melt flow zone of the plastic for cleaning, and a previously prepared clean filter element 8 is introduced in its place.

Наличие кольцевой конусообразной впадины 16 уменьшает радиальную жесткость уплотн ющей втулки 9 и увеличи- . вает значение аксиальной силы по сравнению с уплотн ющими втулками,не имеющими кольцевой конусообразной впадины. Это устран ет утечки расплава пластмассы при работе экструдера .с с экструзионными головками повьшенно- го гидравлического сопротивлени или при поступлении в момент запуска экс трудера в его выходной канал 13 недостаточно переработанного или недостаточно прогретого расплава пластмассы . Одновременно реализуетс возможность при сохранении уменьшенной жесткости уплотн ющей втулки 9 увеличить ее толщину, обеспечива тем самым ее прочность при повышенных значени х давлени расплава пластмассы , и устранить возможность ее разрушени . Устранение возможностиThe presence of an annular cone-shaped hollow 16 reduces the radial rigidity of the sealing sleeve 9 and increases. value of axial force compared with sealing sleeves that do not have an annular cone-shaped depression. This eliminates plastic melt leakage when the extruder is operating with a extruded die head or when the extruder arrives at its output channel 13 when the extruder does not have enough processed or insufficiently heated molten plastic. At the same time, it is possible, while maintaining the reduced stiffness of the sealing sleeve 9, to increase its thickness, thereby ensuring its strength at elevated pressures of the molten plastic, and to prevent its destruction. Elimination of opportunity

5050

5555

. с . with

Ю j п , 25 ig Ju j p, 25 ig

. .с . .with

00

5five

утечек расплава пластмассы и разрушени уплотн ющей втулки 9 повьшгает надежность экструдера. Дополнительное повьш1ение надежности при одновременном повышении качества расплава пластмассы достигаетс за счет образовани кольцевой конусообразной впадиной 16 совместно со смесительным элементом 6, который в данном случае выполнен в виде торпеды с кольцевым выступом 17 на ее поверхности, рабочего канала 15 с сужением в на- равлеиии выходного канала 13. Наличие суженного рабочего канала 15 увеличивает длину уплотн ющей втулки 9, наход щейс под действием повышенного давлени расплава пластмассы, и обеспечивает большую равномерность нагру- жени уплотн ющей втулки 9, что увеличивает аксиальную силу, самоуплотн ющей втулки 9, что увеличивает аксиальную силу, самоуплотн ющую место стыка шибера 7 и торцовой поверх- . ности а втулки 9, устран ет возможность по влени в материале уплотн ющей втулки 9 критических напр жений, iпревьш1ающих допустимые значени . На- личие суженного рабочего канала 15 в месте расположени кольцевой конусо- iобразной впадины 16 эффективно предохран ет уплотн ющую втулку 9 от разрушени при критических режимах работы экструдера, в том числе при его запуске или увеличении частоты вращени черв ка 4, сопровождающемс увеличением давлени расплава пластмассы на уплотн ющую втулку 9. При этом последн в месте расположени впадины 16 расшир етс , увеличива аксиальную силу, действующую на шибер 7, и одновременно увеличива высоту суженного рабочего канала 15 с соответствующим уменьшением давлени расплава пластмассы до достижени равновесного состо ни сил, действующих на уплотн ющую втулку 9. Тем самым ее деформаци предохран ет ее от разрушени и, вследствие особой формы, не приводит к возникновению чрезмерных напр жений на участках расположени выступов 12 и 14 и в местах перехода, стенки уплотн ющей втулки 9 к торцовым поверхност м а и S .molten plastic leaks and the destruction of the sealing sleeve 9 increases the reliability of the extruder. Additional improvement of reliability while improving the quality of plastic melt is achieved by forming an annular cone-shaped depression 16 together with a mixing element 6, which in this case is made in the form of a torpedo with an annular protrusion 17 on its surface, a working channel 15 with a narrowing in the direction of the output channel 13. The presence of a narrowed working channel 15 increases the length of the sealing sleeve 9, which is under the action of increased pressure of the molten plastic, and provides greater uniformity loading the sealing sleeve 9, which increases the axial force of the self-sealing sleeve 9, which increases the axial force, the self-sealing point of the junction of the gate 7 and the end surface. A sleeve 9 eliminates the possibility of critical stresses appearing in the material of the sealing sleeve 9, exceeding the allowable values. The presence of a narrowed working channel 15 at the location of the annular cone-like hollow 16 effectively prevents the sealing sleeve 9 from collapsing during critical modes of operation of the extruder, including when it starts or increasing the frequency of rotation of the screw 4, accompanied by an increase in the pressure of the plastic melt on the sealing sleeve 9. At the same time, at the location of the depression 16, the latter expands, increasing the axial force acting on the gate 7, and at the same time increasing the height of the narrowed working channel 15 s by reducing the pressure of the plastic melt until an equilibrium state is reached, the forces acting on the sealing sleeve 9. Thus, its deformation prevents it from breaking down and, due to its special shape, does not cause excessive stresses in the areas of the projections 12 and 14 and in places of transition, the wall of the sealing sleeve 9 to the end surfaces a and S.

В суженном рабочем канале 15 реализуютс повышенные сдвиговб1е деформации потока расплава пластмассы, происходит ее эффективное смешениеIn the narrowed working channel 15, increased shear deformations of the molten plastic flow are realized, it is effectively mixed.

и повышаетс качество расплава пластмассы . При запуске экструдера канал 15 устран ет недостаточное смешение или недостаточньй прогрев расплава пластмассы, а также возможность резкого увеличени его давлени при поступлении расплава пластмассы на вход фильтрующего элемента 8, повыша надежность работы экструдера, Предус- мотренна конструкцией форма наружной рабочей поверхности смесительного элемента б (торпеды), отвечающа внутренней рабочей поверхности уплотн ющей втулки 9, также создает уело- ВИЯ дл повышени равномерности нагрузки втулки 9 давлением расплава пластмассы и эффективности ее смешени при работе экструдера с повышением надежности работы экструдера и качестна расплава.and the melt quality of the plastic is improved. When starting the extruder, the channel 15 eliminates insufficient mixing or insufficient heating of the plastic melt, as well as the possibility of a sharp increase in its pressure when the plastic melt enters the input of the filter element 8, increasing the reliability of the extruder, Designed form of the outer working surface of the mixing element b (torpedoes) ), corresponding to the inner working surface of the sealing sleeve 9, also creates a uvia to increase the uniformity of the load of the sleeve 9 by the pressure of the plastic melt and its mixing efficiency during operation of the extruder with increasing reliability of the extruder and melt kachestna.

Предусмотренное вариантом конст- . рукции уменьшение толщины уплотн ю- щей втулки 9 в направлении от опорно- го выступа 10 корпуса 1 экструдера к выходному отверстию 2 (шиберу 7) учитывает уменьшение давлени в выходном канале 13 экструдера в направлении выходного отверсти 2 и обеспечивает равномерность распределени напр жений в материале стенки уплотн ющей втулки 9, ее равнопрочность и надежность. Длина уплотн ющей втулки 9 выбираетс таким образом, чтобы торцова поверхность до пристыковки детали 19 к детали 18 выступала из внутренней полости детали 19 закрепленной на корпусе 1 экструдера В подготовленном к работе экструдере вследствие этого втулка 9 оказываетс в предварительно напр женном состо нии и прижата торцовой поверхностью с( к шиберу 7. Такое выполнение уплотн ющей втулки 9 определ ет соответствие больших значений ее толщины .большим значени м давлений по длине выходного канала 13, т.е. обеспечивает равнопрочность конструкции и отсутствие концентраций напр жений. Provided by option const. The reduction of the thickness of the sealing sleeve 9 in the direction from the support lug 10 of the extruder housing 1 to the outlet 2 (gate 7) takes into account the decrease in pressure in the extruder outlet channel 13 in the direction of the outlet 2 and ensures uniform distribution of stresses in the wall material sealing sleeve 9, its equal strength and reliability. The length of the sealing sleeve 9 is chosen so that the end surface before fitting the part 19 to the part 18 protrudes from the internal cavity of the part 19 fixed on the body 1 of the extruder. In the extruder prepared for operation, the sleeve 9 is in a prestressed state and pressed by the end surface c (to the gate 7. This configuration of the sealing sleeve 9 determines that the large values of its thickness correspond to the large values of the pressures along the length of the output channel 13, i.e. ensures the equal strength of the end truktsii and no stress concentrations.

Предлагаемое техническое решение повышает надежность работы экструдера и качество получаемой пластмассы по сравнению с известными экструде- рами, предусматривающими фильтрацию расплава пластмассы при помощи фильтров шиберного типа с самоуплотн кщиThe proposed solution improves the reliability of the extruder and the quality of the plastic produced in comparison with the known extruders, which filter the molten plastic using slide-type filters with self-sealing

0 0

5 050

00

5five

00

5five

Claims

under the pressure of molten plastic sealing sleeves. Invention Formula

one . An extruder for processing and filtering plastic, comprising a housing with inlet and outlet openings and guides along the inner surface of the housing from the outlet opening side, located in the housing coaxially with the worm and with a tip and fixed on the tip of the mixing element; guides the body normally its axis gate with filter elements and mounted in, the body coaxially with him sealing sleeve, one end surface connected with the gate, and the other with The internal surface of the housing is supported by a protrusion, with the inner surface of the sealing sleeve on the side of the supporting protrusion of the housing with the formation of a feed channel with a screw tip with a tapered protrusion with a cone apex facing the direction of the extruder housing axis, characterized in that the work of the extruder and the quality of the obtained plastic, along the internal surface of the sealing sleeve on the side of the chopper, is made with the formation of an output channel with a tip of an additional screw A protrusion, and between the protrusions, is formed with the formation of a working channel with a mixing element; an annular cone-shaped depression with a top of the cone facing the wall of the housing;

2. An extruder according to claim 1, wherein the mixing element is designed as a torpedo with an annular protrusion on its surface located opposite the annular cone-shaped depression of the sealing sleeve.

3. Extruder on PP. 1 and 2, T is characterized by the fact that the thickness of the sealing sleeve is chosen to decrease in the direction from the support protrusion of the housing to its outlet opening.

2J 2 3 3 u

/ / /

ff 19 20 121 L / 22 13 5 S Fig, 1

W

n ;;

I / i

fff

27

,

Sh

A-A

26

25