Червячный экструдер для переработки полимерных материалов

Червячный экструдер для переработки полимерных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Соез Советских

Социалетстимвскеех

Республик

О П И -<:" А Н И Й

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

< >688112

I4 ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 30,06.76 (21) 2377638/05 (51) М. Кл.

В 29 F 3/02 (23) Приоритет (32) 30.06.75

Госудерстеенный комитет

СССР оо делам изобретений а открытий (31) 8486/75 (ЗЗ) Швейцария

Опубликовано 2509.79 Бюллетень 3А 35 (53) УДК

678.057.3 (088.8) I

Дата опубликования описания 25.09.79 (72) Автор изобретения

Иностранец

Шарль Майллефер (Швейцария) Иностранная фирма

"Майллефер С.А." (Швейцария) (71) Заявитель (54) ЧЕРВЯЧНЫЙ ЭКСТРУДЕР ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ

МАТЕРИАЛОВ

Изобретение касается оборудования для пе. реработки полимерных материалов, в частности конструкции червячных зкструдеров.

Известен червячный экструдер для переработки полимерных материалов, содержащий корпус и установленный в нем с воэможностью вращения червяк, имеющий винтовую нарезку с постоянным шагом и профилем и ребра жесткости, одно иэ которых имеет постоянный профиль по всей длине, а друтое — . постоянно возрастающий профиль, при этом в ребрах выполнены канавки (1).

Недостаток экструдера — невысокие производительность и качество экструдера.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому экструдеру является червячный экструдер для переработки полимерньтх материалов, содержащий цилиндр и установленный в нем с зазором червяк с приводом вращения, разделенный по длине по меньшей мере на три последовательные зоны: подачи, пластикации и гомогенизации, причем зона пластикации выполнена с двумя винтовыми нарезками, образующими между собой

2 входной и выходной каналы с соответственно уменьшающимся и увеличивающимся в направлении перемещения материала проходным сечением 121;

Такой экструдер также не позволяет повысить производительность.

Для повышения производительности экструдера по меньшей мере одна винтовая нарезка в зоне пластикации выполнена с проходами, 1р соединяютцими входной и выходной каналы между собой, причем площатп, поперечною сечения проходов составляет 20% плошади поперечного сечения нарезки, а ширина каждого прохода составляет 1% диаметра червяка.

Проходы могут быть выполнены в виде прорезей, параллельных продольной оси червяка, причем глубина прорезей может быть равна высоте нарезки или меньше высоты нарезки;. а ширина — больше величины зазо20 ра между червяком и цилиндром.

Проходы могут быль выполнены в обетах нарезках, при этом они могут быть выполнены в виде сквозных отверстий или ttpopeзей, наклоненных к продольной оси червяка.

На фиг. 1 изображен предложенный экстру. дер в разрезе, общий вид; на фиг. 2 и 3— проходы винтовой нарезки, выполненные в виде прорезей, параллельных продольной оси червяка (фиг. 2), или наклоненных к продолыюй оси червяка (фиг. 3); иа фиг. 4— то же, в виде сквозных отверстий.

Червячный экструдер содержит цилиндр 1 с загрузочным бункером 2 и червяк 3, входной конец которого снабжен шпицами 4, соединяющими его с приводом вращения (на чертежах не показан). Начиная с входного конца, червяк делится на несколько эон: зону А подачи, входной конец которой отделен от привода уплотнениями 5, зону Б пластификации и зону

В гомогенизации.

Между зоной А подачи и зоной В пластификации размещается промежуточная зона Г, называемая переходной зоной.

В зоне А подачи червяк имеет две параллельные винтовые нарезки 6 и 7. Зона А находится под бункером 2 и предназначается для подачи гранул полимерного материала в цилиндр 1 посредством его сжатищ до заданного давления и сообщения массе материала усилия, обеспечивающего ее перемещение в сторону выхода. Для распределения гранул во входной части цилиндра 1 предусмотрена переходная эона Г, в которой находится одна иэ двух нарезок 6 и 7. Диаметр стержня червяка в этой переходной зоне несколько больший, чем в зоне подачи. Следовательно, стержень имеет соединителъную поверхность "а" между обеими зонами. Непосредственно за переходной зоной Г следует эона пластикации, в которой червяк содержит две нарезки 8 и 9 постоянного, но различного шага.

Нарезка 8 простирается в удлинении нарезки

7 стемже шагом, а нарезка 9 имеет меньщий шаг. Она начинается на входной стороне нарезки 8 в начале эоны Б, ностепеино расходится так, что в конце зоны пластикации она соединяется с выходной стороной той же нарезки, описав путь, содержащий на один виток больше. На нижнем конце нарезки 8 имеется выточка 10. Be глубина немного меньше вы- соты нарезки. Нарезка 8 простирается по крайней мере на два полнъпс витка. Ее входная и выходная стороны имеют наклон относитель. но цилиндрической поверхности, которая огра. ничивает стержень червяка.

Нарезки 8 и 9 имеют одинаковый профиль, однако высота нарезки 9 может быть несколько больше или несколько меньше, чем высота нарезки 8. Зазор между нарезкой 9 и цилиндром будет меньше или больше, чем зазор между нарезкой 8 и цилиндром.

Нарезка 8 снабжена большим количеством проходов ll, расположенных в радиальном направлении гребней витков нарезки к стержню червяка.

688112

5

З0

35 4

Проход ll парь продольной оси червяка 3, площадь их поперечного сечения составляет 20% от площади поперечного сече ° ния нарезки, а ширина каждого прохода составляет 1% диаметра червяка.

Нарезка 8 ограничивает на входной стороне входной канал 12, а на выходной стороне — . выходной канал .13. Входной канал имеет сечение, которое уменьшается до нуля в конце зоны Б пластикации, а выходной канал 13 имеет увеличивающееся сечение.

Наличие проходов, связывающий выходную сторону нарезки с ее входной стороной s зоне пластикации, увеличивает производительность экструдера не только в случае, если эти проходы выполнены в червяке с двумя нарезками постоянного, но.различного шага, (см. фиг. 1), но также и в случае, если проходы выполнены между выходной и входной сторонами нарезки 9 или в обеих нарезках

8 и 9, Если одна из нарезок 8 или 9 прерывается на своем входном конце или на своем выходном конце до соединения с другой нарезкой, то производительность увеличивается вследствие наличия проходов 11. Нет необходимости в том, чтобы шаг нарезки был различным, ни также в том, чтобы число нарезок отличалось на одну. Во всякой винтовой нарезке, перемещающей пластицированный материал к выходной стороне, в зоне пластикации наличие узких н многочисленных проходов, непосредственно соединяющих выходную и входную стороны нарезки, вызывает повышение производительности при одновременном улучшении пластикации.

Проходы 11 могут представлять собой не только радиальные прорези, параллельные продольной оси червяка, а могут быть выполнены наклоненными к продольной оси червяка (фиг. 3) или в виде сквозных отверстий

"б" в нарезке (см. фиг. 4). Предпочтительно, чтобы размеры прорезей были больше зазора между червяком и цилиндром, но их максимальные размеры ограничиваются размерами гранул. Если прорези радиальные,они могут располагаться по радиусу до уровня стержня червяка или же только до промежуточной глубины между стрежнем червяка и гребнем витка нарезки. Необходимо, чтобы в зоне пластикации каждая гранула пересекала предусмотреннъ1е проходы, т.е. прорези или зазор между червяком и цилиндром, чго обеспечивает плавлеиие вещества по крайней мере на поверхности и уменьшение размера гранул.

Работает экструдер следующим образом..

Материал из бункера 2 поступает на червяк 3 и нарезками 6 и 7 из зоны А транспортируется через эоны пластикации 6 и гомо688112

5 генизации В к выходу. Не полностью пластицированный материал, находящийся в зоне Б, противодействует этому перемещению в сторону выхода и препятствует созданию давления вдоль Ш4линдра экструдера.

Следовательно, для увеличения расхода материала целесообразно, чтобы нагрев и ппастикация гранул происходили как можно быстрее для того, чтобы уменьшить торможение в резельтате трения. Увеличение поверхности кон такта вследствие наличия прорезей благоприятствует теплопередаче.

При работе червяка описываемой конструкции соавнительно высокое тепловьщеление происходит начиная от входа ципиндра, когда гранулы находятся в твердом состоянии и, следовательно, создают большое сопротивление перемещенио. Это тепловыделение приводит к нагреву металлических частей и именно стержня червяка, температура которого может достичь величины, превышающей температуру размятчения полимерного материала, поэтому вследствие теплопроводности червяк будет нагреваться до зоны пластикации, где металл находится при температуре, превышающей среднюю температуру массы в процессе пластикации. Многочисленные проходы, устроенные в винтовой нарезке, позволяют каждой частице пластического вещества оставаться в контакте или в непосредственной близости от поверхности червяка и нагреваться под его воздействием в течение большего промежутка времени, чем если бы одним из каналом являлся зазор между винтовой нарезкой и цилиндром.

При применении предложенного экструдера благодаря наличию проходов в нарезке червяка ускоряется пластикация материала, прн этом сопротивление, которое материал оказывает своему перемещению в сторону выхода, уменьшается. Эффект выдавливания, созцаваемый нарезками 6 и 7, обеспечивает более интенсивное течение массы, результатом чего является повышение производительности, а также снижение температуры, что позволяет еще больше увеличить скорость вращения червяка и, следовательно, производительность экструдера.

11

25 зо

6

Формула и з о б р е т е н и я

1. Червячный экструдер для переработки полимерных материалов, содержащий цилиндр и установленный в нем с зазором. червяк с приводом вращения, разделенный по длине по меньшей мере на три последовательные зоны — подачи, пластикации и гомогенизации, причем зона пластикации выполнена с двумя винтовыми нарезками, образующими между собой входной и выходной каналы с соответственно уменьшающимся и увеличивающимся в направлении перемещения материала проходным сечением, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности экструдера, по меньшей мере одна винтовая нарезка в зоне пластикации выполнена с проходами, соединяющими входной и выходной каналы между собой, причем площадь поперечного сечения проходов составляет 20% площади поперечного сечения нарезки, а ширина каждого прохода — 1% диаметра червяка.

2. Экструдер по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что проходы выполнены в виде прорезей, параллельных продольной оси червяка.

З.Экструдер по пп. 1 и 2, о тл ич а юшийся тем, что глубина прорезей выполнена равной высоте нарезки.

4. Экструдер по пп. 1 и 2, о т л и ч а юшийся тем, что глубина прорезей выполнена меньшей высоты нарезки.

5. Экструдер по пп. 1 и 2, о т л и ч а юшийся тем, что ширина прорезей выполнена большей величины зазора между червяком и цилиндром.

6. Экструдер по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что проходы выполнены в обеих нарезках.

7. Экструдер по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что проходы выполнены в виде сквозных отверстий.

8. Экструдер поп. 1,отличающийс я тем, что проходы выполнены в виде прорезей, наклоненных к продольной оси червяка. .Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании У 1359672, кл. В 5 А (В 29 F 3/02, 3/06), 10.07.74.

2. Патент ФРГ М" 1207074, кл. 39 а 3/02, 1970. (прототип) .

688112

ФигЗ

Составитель Э. Гольтякова

Техред З.Фанта Корректор E. Лукач

Редактор Т. Загребельная

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

Заказ 5753/55 Тираж 771 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5