Червячный смеситель для переработки полимеров

Червячный смеситель для переработки полимеров

Реферат

 

Изобретение относится к смесительному оборудованию. Оно может быть использовано для смешения высоковязких материалов, используемых в химической технологии для приготовления и доработки резиновых и других полимерных смесей после резиносмесителя периодического действия. Цель изобретения - повышение производительности и качества материала. Червячный смеситель содержит корпус с загрузочным и разгрузочным отверстиями и размещенный в нем приводной червяк с нарезкой. Червяк разделен на зоны загрузки, разгрузки и смещения. В зоне смещения нарезка выполнена с изменяющейся по длине площадью поперечного сечения канавок нарезки. На стенках корпуса в этой зоне выполнена нарезка, аналогичная нарезке червяка, но противоположная ей по направлению и изменению площади поперечного сечения канавок нарезки. При этом нарезки на червяке и на станках корпуса в зоне смешения выполнены с большим числом заходов, чем в зонах загрузки и разгрузки. На червяке между зоной смешения и зонами загрузки и разгрузки выполнены одинаковые по форме и размерам переходные зоны с изменяющимися определенным образом глубиной и шагом нарезки. При транспортировке перерабатываемого материала через всю длину червячного смесителя происходят его пластификация и гомогенизация за счет больших сдвиговых и срезающих деформаций и соединений множества потоков многозаходной нарезки, чем и достигается повышение производительности и качества материала. 3 ил.

Изобретение относится к смесительному оборудованию и может быть использовано для смещения высоковязких материалов, используемых в химической технологии для приготовления и доработки резиновых и других полимерных смесей после резиносмесителя периодического действия. Цель изобретения - повышение производительности и качества материала. На фиг. 1 изображен общий вид смесителя; на фиг. 2 - продольный разрез смесителя; на фиг. 3 - показана развертка нарезок червяка и корпуса смесителя изображенного на фиг. 2. Червячный смеситель для переработки полимеров состоит из привода 1 вращения корпуса 2 с загрузочным 3 и разгрузочным 4 отверстиями и размещенного в кожухе приводного червяка 5. Нарезка 6 червяка 5 разделена на зоны загрузки 7, разгрузки 8 и смещения 9. Нарезка 6 в зоне 9 смещения выполнена с изменяющейся по длине зоны площадью поперечного сечения канавок 10, где ширина 11 канавок нарезки постоянна по всей длине зоны, а их глубина 12 изменяется от максимального значения макс2 в начале зоны до нулевого в середине зоны, а затем увеличивается от нулевого значения до максимального макс1 в конце зоны. На внутренней поверхности корпуса 2 в зоне 9 смещения выполнена червячная нарезка 13, аналогичная нарезке 6 червяка 5, но противоположная ей по направлению и изменению площади поперечного сечения канавок 10 (глубины 12 канавок 10). На червяке 5 между зоной 9 смещения и зонами загрузки 7 и разгрузки 8 выполнены переходные зоны 14, 15, одинаковые по форме и размерам. Каждая из переходных зон имеет соответствующий участок 16, 17, граничащий с зоной загрузки 7 (разгрузки 8) с уменьшающейся по длине глубиной канавок от максимальной в зонах загрузки 7 (разгрузки 8) до минимальной - и другой участок 19 (20) с постоянной минимальной глубиной канавок 18 до границы зоны 9 смещения и с увеличенным по сравнению с зонами загрузки 7 и разгрузки 8 шагом. Червячная нарезка 6 на червяке 5 и на корпусе 2 в зоне 9 смещения выполнена с шагом, равным наибольшему значению шага в переходной зоне. На червяке 5 и внутренней поверхности корпуса 2 в зоне 9 смещения нарезки 6 и 13 выполнены с увеличенным количеством заходов по сравнению с зонами 7 и 8 загрузки и выгрузки. Количество заходов нарезки 6 в зоне 9 смещения определяется в зависимости от наибольшей глубины канавок 10 - и ширины канавок 10 нарезки 6 на участках 19, 20 переходных зон 14, 15, определяемой величиной шага нарезки 5, при условии обязательного соблюдения равенства площади поперечного сечения отверстий, через которые пропускается перерабатываемый материал, по всей длине червяка. Червячный смеситель для переработки полимеров работает следующим образом. Перерабатываемый материал через загрузочное отверстие 3 попадает в червячную нарезку 6 червяка 5. Неподвижный корпус 2 и вращающийся от привода 1 приводной червяк 5, и который разделен на зоны загрузки 7, разгрузки 8, смещения 9 и две переходные зоны 14, 15, транспортируют перерабатываемый материал через всю длину смесителя до разгрузочного отверстия 4. В зоне 7 загрузки перерабатываемый материал перемещается червячной нарезкой 6, нарезанной с определенным шагом, и частично пластифицируется. В зоне 7 загрузки создается необходимое давление для преодоления сопротивления переходной зоны 14 и зоны 9 смещения. В переходной зоне 14 перерабатываемый материал на соответствующем граничащем с зоной 7 загрузки участке 16, имеющем изменяющийся профиль нарезки 6, в результате уменьшения по длине глубины канавок 18 от макс1 в зоне 7 загрузки до мин и увеличения шага нарезки 6 растекается в осевом направлении, дозируется на участке 19 с постоянной глубиной канавок 18 и подводится более тонким слоем по глубине в канавки 10 зоны 9 смещения по сравнению с той глубиной, на которой он находился в зоне 7 загрузки. После поступления через загрузочное отверстие 3 гетерогенного по своим свойствам перерабатываемого материала и частичной пластификации в зоне 7 загрузки в переходной зоне 14 происходит его предварительная гомогенизация. Зона 9 смещения, также с изменяющимся профилем нарезки 6, при котором канавки 10 нарезки червяка 5 уменьшаются по глубине от макс2 канавок 12 до нуля в середине зоны, в то время как глубина нарезки 13 корпуса 2 увеличивается, дает перерабатываемому материалу возможность перетекать в радиальном направлении от оси червяка 5 в нарезку 13 на корпусе 2, а при изменении профиля нарезки, при котором глубина 12 канавок 10 нарезки 6 червяка 5 увеличивается от макс2, в то время как глубина нарезки 13 корпуса 2 уменьшается до нуля, создает условия для обратного перетока перерабатываемого материала в радиальном направлении к оси в канавки 10 нарезки 6 червяка 5. В зоне 9 смешения нарезка 13 на корпусе 2, направленная противоположно нарезке 6 червяка 5, перемещает перерабатываемый материал в том же направлении вдоль оси червяка 5, что и нарезка 6 червяка 5. Благодаря уменьшенной глубине канавок 18 на участке 19 переходной зоны 14 и увеличению шага нарезки 6, расширена канавка 18, что обеспечивает возможность увеличить число заходов нарезки 6 червяка 5 и корпуса 2 в зоне 9 смешения, т. е. на ширине канавки 18 в зоне 9 смешения позволяет разместить дополнительное количество заходов нарезки 6, то только так, чтобы суммарная площадь поперечных сечений впадин между витками червяка 5 и корпуса 2 была равна площади канавок нарезки 6 любого поперечного сечения на длине червяка 5. За счет этого перерабатываемый материал в зоне смешения разбивается на множество потоков между витками дополнительных заходов нарезки 6, что способствует большому диспергирующему воздействию на материал. При этом, чем более тонким и широким слоем подводится из канавки 18 перерабатываемый материал в зоне 9 смешения и, соответственно, большее количество канавок 10 нарезок 6 червяка 5 и нарезок 13 корпуса 2 можно разместить в зоне 9 смешения, тем большее диспергирующее воздействие оказывается на перерабатываемый материал. В результате выполнения канавок 10 нарезок 6 червяка 5 и канавок 1 корпуса 2 с одинаковой шириной сдвиговые и срезающие деформации на границах нарезок корпуса 2 и червяка 5 происходят равномерно по всем сечениям длины зоны 9 смешения, что обеспечивает более высокую гомогенность переработанного материала. Далее по ходу движения перерабатываемый материал отводится от зоны 9 смешения на участок 20 с постоянной глубиной канавок 18 переходной зоны 15, одинаковой по форме и размерам с переходной зоной 14, после чего перед зоной 8 разгрузки перерабатываемый материал концентрируется на участке 17 с изменяющимся профилем продольного сечения от минимальной глубины канавок 18 до макс₁ перед зоной 8 разгрузки и уменьшающимся по ширине из-за уменьшения шага нарезки 6. В переходной зоне 15 соединяются множество потоков многозаходной нарезки 6 зоны 9 смешения, чем достигается гомогенизация перерабатываемого материала на завершающей стадии смешения по всем свойствам, характеризующим его качество. После похождения переходной зоны 15 нарезка 6 зоны 8 разгрузки выдавливает переpабатываемый материал через разгрузочное отверстие 4. Таким образом, в данном устройстве повышается производительность и степень доработки перерабатываемых материалов за счет увеличения смесительного эффекта при использовании элементов червяка и корпуса. (56) Патент СССР N 999957, кл. В 01 F 7/00, 1977. Патент ФРГ N 2731438, кл. В 01 F 7/08, 1983.

Формула изобретения

ЧЕРВЯЧНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРОВ, содержащий корпус с загрузочным и разгрузочным отверстиями и размещенный в нем приводной червяк с червячной нарезкой, разделенной на зоны загрузки, разгрузки и смешения, при этом в зоне смещения червячная нарезка выполнена с увеличенным количеством заходов по сравнению с зонами загрузки и выгрузки и с изменяющейся по длине площадью поперечного сеченния канавок нарезки, уменьшающейся от максимального значения в начале зоны до нулевого в середине зоны и далее увеличивающейся до максимального в конце зоны, а на стенках корпуса в этой зоне выполнена нарезка, аналогичная нарезке червяка, но противоположная ей по направлению и изменению площади поперечного сечения канавок нарезки, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и улучшения качества материала, на червяке между зоной смешения и зонами загрузки и разгрузки выполнены одинаковые по форме и размерам переходные зоны, один участок которых граничит соответственно с зоной загрузки и разгрузки и выполнен с нарезкой , уменьшающийся в сторону зоны смешения до минимального значения глубины канавок и соответственно увеличивающимся шагом нарезки, а другой участок граничит с зоной смешения и выполнен с нарезкой постоянной глубины, равной минимальной глубине нарезки первого участка, и шагом, равным наибольшему шагу нарезки этого же участка, а нарезка на червяке и на стенках корпуса в зоне смешения выполнена с равными по ширине канавками и шагом, равным наибольшему шагу нарезки в переходных зонах, и количеством заходов, соответствующим минимальной глубине канавок и наибольшему шагу нарезки переходных зон.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3