UA127554U

UA127554U - WORTH EXTRUDER MIXING SECTION

Info

Publication number: UA127554U
Application number: UAU201802087U
Authority: UA
Inventors: Ярослав Григорович Гоцький; Руслан Віталійович Кичак
Original assignee: Ярослав Григорович Гоцький; Руслан Віталійович Кичак
Priority date: 2018-02-28
Filing date: 2018-02-28
Publication date: 2018-08-10

Abstract

Змішувальна секція черв'яка екструдера розташована на корпусі черв'яка в розриві гвинтової лінії в зоні гомогенізації екструдера, причому змішувальна секція має вигляд зрізаних конусів, в яких проточені поздовжні пази, що утворюють виступи у вигляді рядів сегментів, які напрямлені під кутом до каналу входу розплаву, глибина поздовжніх пазів вздовж черв'яка зменшуються пропорційно і дискретно з кожним наступним сегментним рядом таким чином, що крок між сегментними виступами вздовж черв'яка дорівнює зовнішньому діаметру гвинтової лінії черв'яка, а останній - 1/5 зовнішнього діаметра гвинтової лінії черв'яка, загальна кількість сегментних рядів - 5, кількість поздовжніх пазів відповідає кількості сегментних виступів та є однаковою в кожному сегментному ряді.The mixing section of the worm extruder is located on the worm body in the break of the helical line in the area of homogenization of the extruder, and the mixing section has the appearance of cut cones, in which longitudinal grooves are formed, forming protrusions in the form of rows of segments that are directed at an angle to the channel of the melt, the depth of the longitudinal grooves along the worm are reduced proportionally and discretely with each subsequent segmental row such that the step between the segmental projections along the worm is equal to the outer diameter of the helical line erv'yaka and last - 1/5 outer diameter spiral worm, the total number of segment rows - 5, the number of longitudinal grooves corresponds to the number of segment performances and is the same in each Segment row.

Description

Корисна модель належить до екструзійного обладнання для переробки полімерних матеріалів, являє собою робочий орган формування однорідної суміші в зоні гомогенізації одночерв'ячних екструдерів.The useful model belongs to the extrusion equipment for the processing of polymer materials, it is a working body for the formation of a homogeneous mixture in the homogenization zone of single-worm extruders.

Основним обладнанням для переробки полімерів є одночерв'ячні екструдери, котрі дозволяють отримати якісну структуру полімеру з невеликим вмістом наповнювачів, таких як пластифікатори, стабілізатори, барвники та інші компоненти. Основним недоліком даного обладнання є неможливість якісної переробки полімерів, що містять додаткові компоненти та наповнювачі. Для поліпшення процесу перемішування компонентів полімерної композиції в зоні гомогенізації встановлюють одну або декілька змішувальних секцій.The main equipment for polymer processing are single-worm extruders, which allow obtaining a high-quality polymer structure with a small content of fillers, such as plasticizers, stabilizers, dyes and other components. The main drawback of this equipment is the impossibility of high-quality processing of polymers containing additional components and fillers. To improve the process of mixing the components of the polymer composition, one or more mixing sections are installed in the homogenization zone.

Відома конструкція змішувальної секції Меддока |1|, яка використовується для змішування та диспергування компонентів розплаву полімеру. Секцію виконано в розриві гвинтової нарізки шнека екструдера в зоні гомогенізації у вигляді поздовжніх вхідних та вихідних каналів, які з'єднані між собою кільцевим зазором між виступами елемента та циліндром. Проходячи кільцевий зазор розплав піддається підвищеній швидкості зсуву, за рахунок чого агломерати у розплаві руйнуються та досягається мета - інтенсивне диспергуюче змішування. У разі переробки суміші полімерів, де основним параметром якості продукції є не розмір агломератів, а їх однорідний розподіл у дисперсному середовищі, використання даного змішувального елемента не є ефективним, оскільки дана змішувальна секція забезпечує ефективне диспергування компонентів перероблюваної композиції, але механічне перемішування може бути недостатнім для забезпечення необхідного розподілу агломератів диспергованої фази в об'ємі дисперсного середовища.The design of the Maddock mixing section |1|, which is used for mixing and dispersing the components of the polymer melt, is known. The section is made in the break of the screw thread of the extruder screw in the homogenization zone in the form of longitudinal input and output channels, which are connected to each other by an annular gap between the protrusions of the element and the cylinder. Passing through the annular gap, the melt is subjected to an increased shear rate, due to which the agglomerates in the melt are destroyed and the goal is achieved - intensive dispersive mixing. In the case of processing a mixture of polymers, where the main parameter of product quality is not the size of the agglomerates, but their homogeneous distribution in the dispersed medium, the use of this mixing element is not effective, since this mixing section provides effective dispersion of the components of the processed composition, but mechanical mixing may not be sufficient for ensuring the necessary distribution of agglomerates of the dispersed phase in the volume of the dispersed medium.

Найбільш близьким за технічною суттю до пропонованої корисної моделі є "ананасоподібна" змішувальна секція (ріпеарріє тіхіпуд зесііоп), що дозволяє забезпечити інтенсивне механічне перемішування компонентів композиції полімерів (2, ст. 518), яка розташована на корпусі черв'яка в розриві гвинтової лінії в зоні гомогенізації екструдера, та має вигляд циліндра, в якому проточені пази однакової глибини, які виконано спіральними під кутом до осі черв'яка в поздовжньому напрямку, та утворюють виступи, що приймають форму ромба.The closest in terms of technical essence to the proposed useful model is the "pineapple-like" mixing section (ripearrie tihipud zesiiop), which allows for intensive mechanical mixing of the components of the polymer composition (2, p. 518), which is located on the body of the worm in the break of the helical line in homogenization zone of the extruder, and has the form of a cylinder in which grooves of the same depth are drilled, which are made spirally at an angle to the axis of the worm in the longitudinal direction, and form protrusions that take the shape of a diamond.

Застосування даної змішувальної секції дозволяє інтенсифікувати процес механічного перемішування суміші компонентів композиції внаслідок проходження розплаву через каналиThe use of this mixing section allows you to intensify the process of mechanical mixing of the mixture of composition components due to the passage of the melt through the channels

Зо змішувальної секції та розриву потоку внаслідок обертання черв'яка, проте диспергування агломератів диспергованої фази є низьким внаслідок малих швидкостей зсуву.From the mixing section and the flow break due to the rotation of the worm, however, the dispersion of the dispersed phase agglomerates is low due to the low shear rates.

В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення конструкції змішувальної секції черв'яка екструдера для досягнення інтенсивного диспергування та перемішування розплаву полімерної композиції.The useful model is based on the task of improving the design of the mixing section of the extruder worm to achieve intensive dispersion and mixing of the melt of the polymer composition.

Поставлена задача вирішується тим, що змішувальна секція черв'яка екструдера, яка розташована на корпусі черв'яка в розриві гвинтової лінії в зоні гомогенізації екструдера, та має вигляд зрізаних конусів, в яких проточені поздовжні пази, що утворюють виступи у вигляді рядів сегментів, які направлені під кутом до каналу входу розплаву. Глибина поздовжніх пазів вздовж черв'яка зменшуються пропорційно і дискретно з кожним наступним сегментним рядом таким чином, що крок між сегментними виступами вздовж черв'яка дорівнює зовнішньому діаметру гвинтової лінії черв'яка, а останній - 1/5 зовнішнього діаметра гвинтової лінії черв'яка, загальна кількість сегментних рядів - 5, кількість повздовжніх пазів відповідає кількості сегментних виступів та є однаковою в кожному сегментному ряді.The problem is solved by the fact that the mixing section of the extruder worm, which is located on the worm body in the break of the screw line in the homogenization zone of the extruder, and has the form of truncated cones, in which longitudinal grooves are drilled, forming protrusions in the form of rows of segments, which directed at an angle to the melt inlet channel. The depth of the longitudinal grooves along the worm is reduced proportionally and discretely with each subsequent segment row in such a way that the step between the segment protrusions along the worm is equal to the outer diameter of the helical line of the worm, and the last one is 1/5 of the outer diameter of the helical line of the worm , the total number of segmental rows is 5, the number of longitudinal grooves corresponds to the number of segmental protrusions and is the same in each segmental row.

Використання пропонованої конструкції змішувальної секції дозволяє інтенсифікувати процес диспергування агломератів та перемішування диспергованої фази в дисперсному середовищі та внаслідок чого отримати однорідну структуру полімеру.The use of the proposed design of the mixing section makes it possible to intensify the process of dispersion of agglomerates and mixing of the dispersed phase in the dispersed medium and, as a result, to obtain a homogeneous structure of the polymer.

Суть корисної моделі пояснюється на кресленні на якому зображено загальний вигляд змішувальної секції черв'яка та її розріз А-А.The essence of the useful model is explained in the drawing, which shows the general view of the mixing section of the worm and its section A-A.

Змішувальна секція черв'яка екструдера 3, яка розташована на корпусі черв'яка 1 в розриві гвинтової лінії 2 в зоні гомогенізації екструдера, та має вигляд зрізаних конусів, в яких проточені поздовжні пази 4, що утворюють виступи 5 у вигляді рядів сегментів 6, які напрямлені під кутом са до каналу входу розплаву. Глибина повздовжніх пазів Н вздовж черв'яка зменшуються пропорційно і дискретно з кожним наступним сегментним рядом таким чином, що перший крок 5 між сегментними виступами вздовж черв'яка дорівнює зовнішньому діаметру гвинтової лінії черв'яка, а останній - 1/5 зовнішнього діаметра гвинтової лінії черв'яка.The mixing section of the extruder worm 3, which is located on the worm body 1 in the break of the screw line 2 in the homogenization zone of the extruder, and has the form of truncated cones, in which longitudinal grooves 4 are drilled, forming protrusions 5 in the form of rows of segments 6, which directed at an angle sa to the melt inlet channel. The depth of the longitudinal grooves H along the worm is proportionally and discretely reduced with each subsequent segment row in such a way that the first step 5 between the segment protrusions along the worm is equal to the outer diameter of the helical line of the worm, and the last one is 1/5 of the outer diameter of the helical line worm

Змішувальна секція працює наступним чином. Розплав полімеру рухається до змішувальної секції внаслідок дії надлишкового тиску, який створюється при обертанні черв'яка. Після потрапляння розплаву полімеру до змішувальної секції відбувається стискування розплаву на конічній поверхні виступів 5 та потрапляння розплаву в робочі поздовжні пази 4. Внаслідок того, 60 що черв'як 1 обертається, то при виході розплаву з поздовжнього робочого паза 4 відбувається розрив високов'язкого потоку внаслідок високих швидкостей зсуву. Далі розплав потрапляє на наступний сегментний ряд 6, де також відбувається попереднє стискання на конічній поверхні, потрапляння потоку розплаву в наступний робочий паз та подальший його розрив. Оскільки глибина кожного наступного робочого паза 4 зменшується внаслідок чого поздовжні швидкості зсуву в кожному наступному ступені збільшуються, що інтенсифікує процес диспергуючого змішування полімерних композицій.The mixing section works as follows. The polymer melt moves to the mixing section due to the action of excess pressure, which is created during the rotation of the worm. After the polymer melt enters the mixing section, the melt is compressed on the conical surface of the protrusions 5 and the melt enters the working longitudinal grooves 4. Due to the fact that the worm 1 rotates, when the melt exits the longitudinal working groove 4, a break in the highly viscous flow occurs due to high shear rates. Next, the melt enters the next segment row 6, where preliminary compression also occurs on the conical surface, the flow of the melt enters the next working groove and its further rupture. Since the depth of each subsequent working groove 4 decreases, as a result of which the longitudinal shear rates in each subsequent stage increase, which intensifies the process of dispersive mixing of polymer compositions.

Джерела інформації: 1. Патент ЕРО0О93449А1 МПК В29Е3/0, Процес і пристрій екструзії поліолефінів.Sources of information: 1. Patent ЕРО0О93449А1 IPC B29E3/0, Polyolefin extrusion process and device.

Заявл.03.05.1982, опубл. 02.05.1983. 2. Раувендааль К. Зкструзия полимеров / пер. с англ. под ред. А.Я. Малкина. - СПб.:Application 03.05.1982, publ. 02.05.1983. 2. Rauvendaal K. Polymer extrusion / trans. with English under the editorship AND I. Malkina - St. Petersburg:

Профессия, 2008.Profession, 2008.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA The mixing section of the extruder worm, which is located on the worm body in the break of the screw line in the homogenization zone of the extruder, which is characterized by the fact that the mixing section has the form of truncated cones, in which longitudinal grooves are drilled, forming protrusions in the form of rows segments, which are directed at an angle to the melt inlet channel, the depth of the longitudinal grooves along the worm is proportionally and discretely reduced with each subsequent segment row in such a way that the step between the segment protrusions along the worm is equal to the outer diameter of the helical line of the worm, and the last - 1/5 of the outer diameter of the helical line of the worm, the total number of segmental rows is 5, the number of longitudinal grooves corresponds to the number of segmental protrusions and is the same in each segmental row. А 5, А-А и Ка и хх 4, ХОМ et ин зе Х я-ШО0О NK, І Na | CHIC. | and A y Y nya ko and M yeshkya a rya ka dy shim KZ i y a What

1. c. Teh, with: Z sleep 5; о од ох кот И и х хо У хх и Khinnaya » teaches her: -- and; about | yes