Устройство охлаждения рабочих органов машин для переработки полимеров

Устройство охлаждения рабочих органов машин для переработки полимеров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ОХЛАЖДЕНИЯ РАБОЧИХ (ОРГАНОВ МАШИН ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРОВ, содержащее ротор с продольной полостью, трубки для подвода хладагента в полость ротора, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности машины з.а счет интенсификации отвода тепла от рабочих органов, устройство снабжено теплообменником, выполненным в виде смонтированного на конце ротора корпуса с кртшкой и расположенными внутри корпуса диском с прикрепленным к нему фланцем с втутшой, конической обечайкой, конденсационным барабаном, цилиндрической оболочкой, размещенной внутри конденсационного} барабана в. ступицей, причем диск снабжен черпаками и воронками и выполнен с лабиринтными каналами и отверстиями для подачи хладагента к конденсационному барабану и , подачи конденсата в черпаки, втулка вы по л иена с кольцевым выступом в бобышкой для крепления трубки для подвода хладагента, а фланец диска выпопнен с радиальными отверстиями в кашламн, сообщающими воронки с трубкой для попвода хладагента И продольную полость ротора с лабиринтными каналами диска. 2.Устройство поп. l,oгпвчaю щ е е с я тем, что конденсационный барабан выполнен с винтовыми ребрами по внутренней цилиндрической поверхыоо ти и спиральными ребрами по внутренней цилиндрической поверхности в спиральными ребрами по внутренней торцовой по-, верхности, а ступица направпяюм (Л щим ободом, выполненным с отверствямв и смонтированным с образованием зазора между ним, винтовыми ребрамв конденсационного барабана и цилиндртеской оболочкой . 3.Устройство поп. 1,огпвча ющ е е с я тем, что конденсаавовный ( барабан выполнен с винтовымв ребрамв по внутренней цвлиндрической поверхности, цилиндрическая оболочка свабжева уппотнитепыюй крышкой в смовтвровава центрично с)си Конденсационного барабава, а ступица снабжена колодкой в подпружиненными лопатками.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11), 3(51) -В 29 F 3/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . Н ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изоБРетений и OTHpblTHA (21 ) 3354803/23-05 (22) 12.11.81 (46) 15.09.83. Бюп. Ж 34 (72) В. Н. Хомяков (53) 678.057.3 (088.8) (56) 1. Патент ФРГ 14 2311717, кп, В 29 Р 3/08, опубпик. 1979.

2. Шенкепь Г. Шнековые прессы дпя пластмасс. Л„Госхимиэдат, 1962, с. 298 (прототип). (54)(.57) 1. УСТРОЙСТВО ОХЛАЖДЕНИЯ РАБОЧИХ ОРГАНОВ МАШИН ДЛЯ

ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРОВ, содержа щее ротор с продольной попостью, трубки для подвода хпадагента в попость ротора, о т п и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производитепьности машины эа счет интенсификации отвода теппа от рабочих органов, устройство снабжено теппообменником, выполненным в виде смонтированного на конце ротора корпуса с крышкой и распопоженными внутри корпуса диском с прикрецпениым к нему фпанцем с втулкой, конической обечайкой, конденсационным барабаном, ципиндрической обопочкой, размещенной внутри конденсационного барабана и. ступицей, причем диск снабжен черпаками и воронками и выполнен с пабиринтными канапами и отверстиями дпя подачи хладагента к конденсационному барабану и подачи конденсата в черпаки, втупка вы попнена с кольцевым выступом и бобышкой дпя креппения трубки дпя подвода хпадагента, а фпанец диска выпопиен с радиальными отверстиями и каиапами, сообщающими воронки с трубкой дпя под вода хладагента и продольную поцость ро тора с пабиринтными канапами диска.

2, Устройство по п. 1, о т п и ч аю щ е е с я тем, что конденсационный барабан выполнен с винтовыми ребрами по внутренней цилиндрической поверхнос ти и спирапьными ребрами по внутренней цилиндрической поверхности и спирапьными ребрами по внутренней торцовой по-, верхности, а ступица снабжена направпякь щим ободом, выпопненным с отверстиями и смонтированным с образованием зазора между ним, винтовыми ребрами конденсационного барабана и ципиидрической обопочкой.

3. Устройство по п. 1, о т п и ч а ющ е е с я тем, что конденсациониый барабан выпопнен с винтовыми ребрами по внутренней ципиндрической поверхности, ципиндрическая обопочка снабжена уплот нитепьной крышкой и смонтирована екс дентрич но оси конденсациоиного барабана, а ступица снабжена коподкой и подпружи пенными попа тками.

1 1041

Изобретение относится к переработке полимеров и,в частности к конструкции экструдеров и смеситепьного оборудования дпя переработки ппастмасс и резишт.

Известно устройство охпаждения ра- 5 бочих органов малин цпя переработки пспимеров, содеря ащее ротор ипи шнек с прсдспьной пОпсстью и трубки дпя подвод& хпадагента в теплсобменник,.установленный внутри продопьной попости ротора. Теппаи- обменник выполнен в виде гофрированной трубки (1 .

Недостатком известного устройства является низкая эффективность Охпажд& ния рабочих органов машин дпя перера- t5 ботки полимеров. Зтс обусповпено тем, что вспедствие малой поверхности охпаж-, дения, теплссбменник не обеспечивает интенсивный отвод выдепяющегося ст ра.бочих органов тепла цаже при реапиза- 2G ции теппостцачи кипением теплснсситети на нагретых поверхностях рабочих органов (ротор, шнек) машины и конденсации паров на поверхности теппообменника, поскопьку цля эффективной теплоперецачи 25 необходимо, чтобы поверхность теплообменника была в четыре раза больше поверхности теппоперецачи от нагретых рабочих органов машины к хпадагенту.

Наиболее бпизким к изобретению яв- ЗО пяется устройство охлаждения рабочих органов машин цця переработки пспимеров, содержащее ротор с продопьной попсстью, трубки дпя подвода хпадагента в попость ротора (2).

Недостатком данного устройства явпяется низкая эффективность отвода тепла от рабочих органов машины, поскольку непосредственное омывание хпадагентсм продопьной полости ротора не обеспечивает интенсивный отвод тепла, что приводит к снижению произвсцительнссти машины, особенно в случае крупногабаритных машин (с диаметром шнека 90 мм g и более).

Цепь изобретения - повышение производительности машин дпя переработки попимеров за счет интенсификации отвода тепла от рабочих органов машин.

Указанная цепь достигается тем, что устройство охлаждении рабочих органов машин дпя переработки попимерсв, содержащее ротор с продопьной полостью, трубки дпя подвода хпадагента в полость ротора, снабжено теп"ообменниксм, выпопненным в виде смонтироватптогс на конце ротора корпуса с крышкой и распспоженными внутри корпуса диском " псикреппенным к нему фпанцем с втутп сй, конической обечайкой, конденсацио иным барабаном, ципиндри "есксй оболочкой, размещенной втгутри =.Онценсациснногс бара5атц1,. и ступицей„причем диск снабжен черпаками и юрскк;.,;:à и выпспнеп с пабиринтными кацапами и Отверстиями для подачи хпадагента к кондансационному барабану и подачи конде:-.га в черпаки, втупка ь:.тжпнена с копьцевым выстутюм и бобышкой дття крепления трубки для подвода хладагента, а фгтанец дИска выпопнен с радиапьными отверстиями и канапами, сссбша1сщими воронки с труб-кой для подвода хпадагента и продопьную полость ротора с ггабиринтными канапам;-: диска.

Кроме тсгс,, кснденсационный барабан выполнен с винтовыми ребрами по внут= ренней цилиндрической поверхности н спирапьными ребрами пс внутренней sop цовсй поверхности, а ступица снабжена направляющим обсцсм, выпспненным с отверстиями и смонтированным с образованием зазора между ним, винтовыми ребрами конденсационного барабана и ципиндрическОЙ 06ОПОчксй, Кснденсационный барабан выполнен с винтовыми ребрами по внутренней цилиндрической поверхности, цилиндрическая обопочка снабжена уппстнитепьнсй крышкой и смонтирована эксцентрично оси кснденсационнсго барабана, а ступица снабжена кспсдксй и подпружиненными попатками

На фиг. 1 изображено устройство дпя

Охлаждения рабочего органа-шнека машины цпя переработки пспимеров; на фиг. 2разрез А--А на фиг. 1; на фтт. 3 — узеп на фиг, 1; на фиг, 4 — разрез Б-Б на фкг. 2; на фиг. 5 — втутпса; на фиг.6теплссбменник с встроенным шиберным насосом; на фиг. 7 - разрез B-B на фиг. 6.

Устройства охлаждения рабочих органов машин цля переработки пспимерсв (фиг, 1) содержит ротор 1 с прсцспь ной полостью 2, которая спереди перекрыта запОрным кттапансм Зр а HB KoHUe ротора герметично устансвпен теппсобменник, корпус 4 кстсрсгс герметизируется с помощью утптотнитепьплх конец 5 и крепится на конце ротора 1.

Втупка 6 (фиг.2 и 5) снаружи имеет цидиндрлческий фпанец 7 -= вырезами, а внутри спицы 8 и бсбышку 9. Требуемый уровень теппс юс..теин в продсдьнсй псь= постч 2 спредепяется кспьцевым эыс:..." юм

1О а пОИВОд его в пРОдсдьнтю дсп ь

2 ротора пс трубке 1. ссущс.ствпячття

28, и направпяющий обод 33, образующий с винтовыми ребрами 17 эжектор.Направ-) ляющий обод 33 имеет отверстия 34 (фиг. 3) .

На выходе ребро 28 (фиг.4) спирапеобразного канала 30 имеет заостренную форму и распопагается между стенкой барабана 16 и ребром 17 винтового канала 19, имеющего на входе расширение.

Для обеспечения интенсивного отвода . теппа не топько от роторов, но и от корпуса машины дпя переработки попимеров итти отдепьных его зон явпяется цепесообраэным испопьзование теплообменника с встроенным шиберным насосом обращенного движения.

Теплообменник (фиг. 6) содержит корпус 4, втулку 6, коническую обечайку

20., диск 21 и имеет устройство, опи- санное ранее. Котшенсйционный :барабан

35 смонтирован в корпусе эксцентрично относитепьно его герметической оси с эксцентриситетом т- и снабжен по внутренней цилиндрической поверхности винтовыми ребрами 36 (фиг. 7). В цилиндрической оболочке 37 имеется входное ow верстие 38, распопоженное в месте входа в винтовой канин 39 (фиг. 7). Винтовой канап 39 имеет открытый выход 40 в камеру нагнетания "1. На всасывающем патрубке 42, укрепленном на станине

32, установпена ступица 43 шиберного

Hacoca) имеющая со сторокы - камеры нагнетания 41 направттяющую попасть 44, а с противоположной стороны заборную впадину 45, сообщающутося через выпопненный в тепе конденсационного барабана канат 46 с заборной камерой 47 шиберного насоса. Ступица 43 шиберного насоса имеет гнездо дпя колодки 48 и пазы дпя гопаток 49. Лопатки прижимаются к цилиндрической обопо ке 37 пружинами

50, 11ипиндрическая обопочка закрывается уппотнитепьной крышкой 51, которая, в свою очередь, приж тмается через резиновое копьцо 52 крышкой 27 теппообмейника. Охт аждающая вода под давлением подается через патрубок 53 в трубопро вод 54-, по которо у она распредепяется через трехходовые пропорционапьные кпа пань. 55 в I u ll зоны корпусе машины, Зоны корпуса машины соединены поспедовательно, но в зависимости от требуе мого теплоотвода, отвод тепла может изменяться с помощью трехходовь.х пропорциональных клапанов путем перекрытия прохода иэ нагнетатеттьного трубопровода

54 при одновременном перепуске циркупй3 1 041312 4 через. радиальные отверстия 12, выполненные в спицах 8 дозирующей втулки 6.

Подача теплоносителя иэ трубки 11 в продопьную попость 2 производится че рез косые прорези 13. Для выпуска паров хпадагента из продопьной полости втупка имеет канапы 14, а для распредепения хладагента по внутренней поверхности продольной попости 2 и уда- . пения его излишков имеется свитая i 10 из проволоки спираль 15. Внутренняя продопьная полость 2 ротора обработана так, что следы от резца образуют микронарезку глубиной 0,2-0,3 мм с углом

HP ôéÛ 30о.

В корпусе 4 герметично смонтированы: конденсационный барабан 16, имеющий на своей внутренней цилиндрической поверхности винтовые ребра 17, цилиндри-. ческая обопочка 18, образующая совмест-рО но с винтовыми канапами 19 конденсациоыного барабана 16 входную часть охлаеждаюшей рубашки, коническая о ечайка

20, предназначенная для зашиты конденсационного барабана 16 от брызг и дпя 25 передачи тепла от конденсационного барабана к хладагенту, и диск 21, плотно прилегающий к торцовой поверхности корпуса. Корпус 4 в своем тепе имеет тангенциально расположенные черпаки

22 с воронками 23, образованные ребрами (фиг.2). Диск 21 на своей поверхности имеет входное отверстие 24 для затвкания в черпак хладагента и выходное отверстие 25 дпя выxoqa пара из черпака 22 к поверхности конденсационного барабана 16 и пабиринтные каналы

26. Ребра корпуса 4 расположены так, что при вращении теплоноситепь не может заливать выходное отверстие 25.

Корпус 4 закрывается крышкой 27, которая в центральной части заканчивается трубкой дпя отвода охпаждающей воды из охладитепьной камеры, образованной крышкой и внутренней полостью конденсационного барабана (фиг. 1 ) .Конденсационный барабан 16 на своей торцовой внутренней поверхности имеет спиралеобразные ребра 28, образующие со ступицей 29 канал 30, имеющий вход в ее центральной части и выход в месте входа винтового канала 19. Подвод хоподной воды дпя охпаждения конденсационного барабана 16 производится через трубку 31, имеющую фланец дпя неподвижного креппения ее к станине 32. На трубке 31 неподвижно крепятся ступица 29, установленная с небольшим зазором относитепьно спиралеобразных ребер

41312

Воэможность автоматического поддержания заданных температур ротора 1 и отдельных эон корпуса машины (фиг. 6) с использованием одного насоса обуславливается постоянством тецловыцепеннй соответствующих дня конкретной марки смеси и конкретных скоростных режимов деформаций сдвига в перерабатываемом материаце. Перед начапом работы производится установка клапанов 55 и регулирующего эпектронного прибора на тепловой режим согласно технопогическому джиму.

В режиме "Теппа мало" по команде регу пирующего прибора, работающего î-. датчика 59, электромагнитный кпагтан 60 закрывается, включается нагреватель 58„ установленный в зоне II. Koprryc эоны I и ротор нагреваются за счет теппопереца=

55 чи через стенки корпуса, Пс цостижению заданной температуры в =.оче П и других зонах машины нагрева-.".":"=и;- гткпюч .."..ся.

После выхода сиатемы на р-:бочнй .ei.новой режим вктцочается MB:ë",:8 -:= лшй

S 10 рующего потока через обводные трубопроводы Щ и обратный трубопровод 57.

Зона If машины имеет нагреватепь 58 и датчик 58 дня автоматического поддержания заданной температуры эон Х и fll машины. Хоподная вода из водопроводной магистрали подается эпектромагнитным кпапаном 60, управпяемым эпектронным измеритепьно-регулирующим прибором.

Для контроля за температурой зоны I. установлен датчик 61. Дня воэможности обеспечения разности адгезии перерабатываемого материала к ротору и корпусу эа счет изменения температуры их стенок необходимо, чтобы отвод тепла от корпуса бып равен или превышап теплоотвод от ротора. Это цостигается охпаж. двинем корпуса кипением и установкой теплоизолирующей втупки в продольной полости ротора на длину эоны питания.

Дпя обеспечения сверхвысокой теппопроводности в продопьной поности 2 ротора 1 создается разрежение путем откачки воздуха с вжощью вакуумного насоса (не показан), Герметизация продоньной полости ротора и испаритепьной камеры теппообменника осутцествттяется с помощью специальвого кпапана (не показан) или путем GBQBHaaHMB стеклянного коппачка (не показан), установленного в корпусе.

Устройство охпаждения рабочих органов машин для переработки попимеров работает спедуюшим образом.

Тепло, образующееся в перерабатываемом материапе за счет вязкого трения, передается корпусу ротора 1 (фиг.1).

Хпадагент, находящийся в продольной попости 2 ротора 1, при его вращении растекается по внутренней поверхности и под действием теппа испаряется, Пары теплоноситепя устремляются от горячей поверхности ротора 1 к холодной поверхности конденсационного барабана 16. B разреженном от воздуха пространстве ротора 1 и теплообменника устанавпивается высокая теплопроводность и проис ходит интенсивный отвод тепла от ротора 1 к конденсационному барабану 16,за счет смены агрегатного состояния хпадагента.

Сконденсировавшийся на наружной гладкой поверхности конденсационного барабана .

l6 х1тадагент в виде капель стекает вниз под коническую обечайку 20 и через отверстия 24 в диске 21 затекает в черпаки 22.

При повороте ротора хпацагента иэ черпаков 22 выпивается через воронки

1Î

f5

23, канапы 12 втулки 6 (фиг. 5) и ко- s сые прорези 13 трубки 11 в продопвную полость 2 ротора 1. В попости 2 рото1 ра 1 хладагент под действием собствен ного веса, стекая rro винтовому вращающемуся канапу, образсванному спиралью

15, совершает вращательное и поступательное движение. Иэпишки неиспаривше- гося хпадагента выводятся через отверстия 14; с паром, Для искпючения влияния подпора пара на подачу хпадагента в испарнтепьную камеру, пар к конденсационному барабану подается из втулки 6 через лабиринтные канапы 26 (фиг.2) в черпаки 22 и оттуда через отверстия 25, защищенные от попацант ». брызг козырьками, на поверхность конденсацнонного барабана 16, Тепло конденсации Отводится От оpGЬренной ioB8рх ности конденсационного барабана 16 водой, движущейся поц давценцем через трубку 31 н спирапеобраэный канал 30.

Иэ этого канала вода, обтекая с бопьшей скоростью направпяюший обод 33, входит в винтовой канап 19, увлекая эа собой воду эа счет разрежения, образовавшегося между направпяюшим ободом 33 н обопочкой 18. Вода, вышедшая иэ канапов

19 по кольцевому проходу, образованную цвойной стенкой направпяюшего обода 33, выходит через отверстия 34. Циркупяцня в спирапеобраэных н винтовых канацах снижает расход воды, поскопьку эа один проход ее температура поднимается неэначитепьно. !

7 1 041 привод машины. При включении привода машины вместе с ротором 1 начинает вращаться корпус 4 теплообменника. При его вращении хладагент, залолняющий систему, начинает нагнетаться под дей- 5 ствием лопаток 49 через патрубок 53 крышки 27 в трубопровод 54, по которому он распределяется через трехходовые пропорциональные клапаны 55 в Т и П зоны корпуса машины, В зависимости от установки клапанов, хладагент направляется полностью или частично. через рубашки охлаждения зон и возвращается по трубопроводу 57 в насос, совершая циркуляционное движение. При загрузке ма- t5 шины, вследствие превращения механичеокой энергии в тепловую, температура корпуса зоны il, а следовательно, зоны I u ротора поднимается. В режиме Тепла много открывается алектромагнитный 20 клапан 60, в циркуляционном контуре происходит смена теплого хладагента на холодный, за счет чего температура рабочих органов снижается до заданной.

Сверхвысокая теплопроводность обу- 25 словлена теплопередачей от нагретого ротора кипением хладагента на его по верхности при созданном разряжении в продольной полости ротора. Максимальный теплоотвод обеспечивается при пузыр- 3р чатам кипении в тонком слое хладагента при условии хорошего смачивания его поверхностей кипения за счет использования диоктолнатрийсульфосухтината в количестве 0,05%, Транспортирование конденсата от втулки 6 и распределение его тонким слоем ло поверхности продолж ной полости 2 ротора обеспечивается наличием спирали 1 5 и вращением ротора

1, Кипение в тонком =лое прзволяет образовавшимся пузырькам пара разрываться, легко испаряться и выходить в камеру испарения теплообменника, а отсутствие неиспаряюшихся газов (воздуха) со- здает условия движения пара со скоростью близкой к скорости звука.

Б цепях повьпчения интенсивности тепJIooTBoQB, в устройство может подаваться смесь воздуха с водяной пылью.

Предлагаемое изобретение эа счет интенсивного отвода тепла от ротора дозволяет проводить переработку резиновых смесей на повышенных скоростных режимах, что позволяет увеличить производительность машины. Экономический эффект

or повь шения производительности, например одной червячной машины с диаметром червяка 90 мм за год составляет 20тыс. руб, а or одной машины с диаметром чер- вяка 250 мм - около 70 ть1с. руб. в год. в в л 1ä 1я р

ХО41Э12

A- A

17 18 л zz Фиг

1041 312

1041312

B-В

И Фиа

Составитель В. Иванов

Редактор Г. Гербер Техред И, Гайду. Корректор А. Повх

Закаэ 7032/14 Тираж 647 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/S

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4