Червячно-дисковый экструдер для переработки полимерных материалов

Червячно-дисковый экструдер для переработки полимерных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЧЕРВЯЧНО-ДИСКОВЫЙ ЭКСТРУДЕР ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ , содержащий корпус, полый транс-j портирующий червяк, смонтированный . на 1валу диск, образующий с корпусом рабочий зазор, приводы вращения диска и транспортирующего червяка, о т г личающийся тем, что,.с целью повышения качества изделий за счет реализации эффекта нормальных напряжений и повышения степени диспергирования , гомогенизации и смешения материалов, экструдер снабжен механизмом низкочастотных колебаний диска, выполеннным в виде установленного на валу диска кулачка, , взаимодействующего с подпружиненными 1 роликовьми толкателями, смонтирован (Л ными в корпусе.. ISD

СОЮЗ СОВЕТСНИХ °

СОЦИАЛ ЮТИ Е© И)

РЕСПУБЛИК

ЗЮВ В 29Р 3/012

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA .(21) 3289870/23-05

:(22) 13.05.81 (46) 30.04.83, Бюл. 9 16 (72)-B.A. успенский, Ю.A. Кузнецов, И.М. Кузяев, С.В. Портненко и

В.Н.Мандрык (71! Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени химико-техно,логический институт им. Ф.Э. Дзержин ского . (53) 678.057.3(088.8) .(56) 1.Авторское свидетельство СССР .9 582984 кл. В 29 F 3/012, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР .

Ф 362701, кл. В 29 F 3/012, 1971 ,(прототий).

„„Я0„„1О14742. А (54) (57) ЧЕРВЯЧНО.-ДИСКОВЫЙ ЭКСТРУДЕР

ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРНАЛОВ, содержащий корпус, полый транс. портирующий червяк, смонтированный на валу диск, образующий с корпусом рабочий зазор, приводы вращения диска и транспортирующего червяка, о т -. л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества иэделий за счет реализации эффекта нормальных напряжений и повышения степени диспергирования, гомогенизации и смешения материалов, экструдер снабжен механизмом низкочастотных колебаний диска, выполеннным в виде установленного на валу диска кулачка, взаимодействующего с подпружиненными Е роликовыми толкателями, смонтированными в корпусе.

10 14742

Изобретение относится к полимерному машиностроению и предназначено для использования в конструкциях червячно-дисковых экструдеров при переработке композиций на основе полимер- ных материалов, требующих для повышения качества получаемых иэделий вйсокой степени диспергирования, гомогенизации и смешения расплава.

Известен червячно-дисковый экструдер для переработки полимерных мате- 10 риалов, содержащий корпус, полый транспортирующий червяк и образующий с корпусом рабочий зазор вращающийся диск с валом, снабженные индивидуальными приводами с постоянной угловой 5 скоростью при установившемся режиме работы, а также приводную втулку с центральным отверстием, ось которого расположена под углом к централвной оси диска 1 )

20 к недостаткам известного червячно-дискового экструдера следует отнести невысокое качество готового изделия из-за низкой степени диспергирования, гомогенизации и смешения полимерных композиций; малую надежность конструкции, обусловленную. наличием радиальных биений, вызванных неравномерностью рабочего зазора, образованного диском и корпусом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является червячнодисковый экструдер для переработки полимерных материалов, содержащий ! корпус, полый транспортирующий червяк35 смонтированный на валу диск, образую1щий с корпусом рабочий зазор, приводы вращения диска и транспортирующего червяка. Величина рабочего зазора в процессе работы остается 40 постоянной, что повышает надежность конструкции (2 j.

Недостатком такого червячно-дис-. кового экструдера является невысокое качество продукции из перерабатывае- 45 мого полимерного материала, обусловленное низкой степенью диспергирования, гомогенизации и смешения полимерных композиций. Процессы диспергирования, гомогенизации и смешения происходят в начальной своей стадии, еще в загрузочной зоне, но степень их очень низкая. Большая же их степень достигается в рабочем зазоре, образованном вращающимся диском и неподвижным корпусом,. где поток расплава направлен по радиусам, в то время как сдвиг материала происходит по дугам. Нормальные напряжения возникают при деформациях сдвига в вязко-упругих расплавах полимеров 60 за счет проявления упругих деформаций при накоплении расплавами упругой энергии. При этом нормальные напряжения действуют перпендикулярно напряжению сдвига. Центростремитель-, ные силы, образуемые разностью нормальных и касательных напряжений, обусловливают поведение вязко-упругого расплава полимеров.

В этом червячно-дисковом экструдере изменение релаксационных свойств полимерной системы незначительно и, следовательно, действие нормальных напряжений мало и расплав, перемещаясь под действием нормальных напряжений по спирали непрерывным потоком в радиальном направлении к. центру корпуса, будет иметь низкую -степень диспергирования, гомогенизации и смешения, что обязательно найдет отражение на качестве продукции из перерабатываемого полимерного материала.

Цель изобретения — повышение качества изделий эа счет реализации эффекта нормальных напряжений и повышения степени диспергирования, гомогенизации и смешения материалов.

Укаэанная цель достигается тем, что червячно-дисковый экструдер для переработки полимерных материалов, содержащий корпус, полый транспортирующий червяк, смонтированный на валу диск, образующий с корпусом рабочий зазор, приводы вращения диска и транспортирующего червяка, снабжен механизмом низкочастотных колебаний диска, выполненным в виде установленного на валу диска кулачка, взаимодействующего с подпружиненными роликовыми толкателями, смонтированными в корпусе.

Данное решение обеспечивает наложение низкочастотных крутильных колебаний на тангенциальное течение вязкоупругого расплава, приводящее к тому, что в квазистационарных узлах взаимодействия макромолекул полимерной системы накапливаются большие перелаксирующие нагрузки,i которые вызывают разрушейие этих узлов и изменение релаксационных свойств полимеров.

На фиг. 1 показан червячно-дисковый экструдер для переработки полимерных материалов, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение й-А на фиг.1.

Червячно-дисковый экструдер для переработки полимерных материалов содержит корпус 1 с загрузочной горловиной 2, электронагревателями З,мундштуком 4 с экструзионным отверстием

5. В корпусе 1 концентрично установлены полый транспортирующий червяк б с приводом 7 вращения, вращающийся диск 8, установленный на валу 9, с гидромуфтой 10 и приводом 11 вращения и устройством низкочастотных крутильных кблебаний, состоящим из кожуха 12, жестко соединенного с корпу сом 1, плоского кулачка 13 и роликовых дезаксиальных толкателей 14 с пружинами 15. Торцовые поверхности вра1Ð14742 щающегося диска 8 и корпуса 1 образу. ют рабочий зазор 16.

Червячно-дисковый экструдер работает следующим образом.

Исходный материал подают из загрузочной горловины 2 неподвижного кор- 5 пуса 1 на транспортирующий червяк 6, который перемещает материал, подогреваемай электронагревателями 3, в рабочий зазор 16; где под действием сдвиговых деформаций происходит его )Q перемещение, диспергирование и гомогениэация. В рабочем зазоре 16 на установившееся сдвиговое течение материала накладываются ортогональные сдвиговые колебания низкой частоты. Таким образом, при течении материала происходят изменения его релаксационных свойств, распространяющиеся до тем меньших значений,времени релаксации, чем выше скорость деформации в установившемся адвиговом течении. Регулируя число. оборотов вращающегося диска 8 при помощи индивидуального привода 11, подбирают оптимальные величины .скоростей сдвига материала в рабочем ,зазоре 16, кроме того, подбирая количество роликовых толкателей 14 с пружинами 15, регулируют частоту ортогональных сдвиговых колебаний. 30

От .индивидуального привода 11 вращения диску 8 через гидромуфту . 10 и вал 9, иа котором-установлено устройство, генерирующее низкочас- 35 тотные крутильные колебания, пере- дается вращательное движение. Низкочастотные крутильные колебания соз-. дают благодаря плоскому кулачку 13, жестко закрепленному на валу 9 дис-т

4 ка Б, и дезаксиальным роликовым толкателям 14 с пружинами 15.

Вал 9 с плоским кулачком 13 вращается в направлении, указанном. стрелкой (фиг. 2 ), и в положении кулачка, показанном сплошной основной линией, угловая скорость вала

9 снижается за счет жесткости пружины 15 толкателя 14, который создает дополнительное сопротивление вращению плоского кулачка 13. -В положении (фиг. 2)- штриховая линия, когда максимально удаленная точка профиля кулачка 13 от центра его вращения прошла роликовый толкатель 14, вал

9 через кулачок 13 и толкатель 14 за счет энергии сжатой пружины 15 толкателя 14 ускоряет свое движение, т.е. увеличивается угловая скорость движения вала 9. Эти чередующиеся изменения угловой скорости вращения вала

9, передающиеся диску 8, и обусловливают его пульсирующее с низкочастотными колебаниями движение.

Таким образом, в предлагаемом червячно-дисковом экструдере нормальные напряжения вызываются круговым вращением диска, а наложение низкочастотных крутильных колебаний на тангенциальное течение вязко-упругого расплава приводит к значительному изменению релаксационных свойств полимерной системы, что увеличивает на целый порядок нормальные напряжения.

Использование предлагаемого технического решения позволит повысить качество готовой продукции из полимерных материалов за счет повышения степени диспергирования, гомогениза- ции и качества смешения расплава, чему способствует увеличение нормальных напряжений,в полимерной системе.

ВНИИПИ Заказ 3104/14

Тираж 647 Подписное Филиал ППП "Патеит", г. Ужгород,ул.Проектная,4