Двухкаскадный экструдер для полимерных материалов

Двухкаскадный экструдер для полимерных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советским

Социалистическим

Республик i»897555 (61 ) Допол н и тел ь мое к а вт. с вид-ву— (22) 3a saeHo 23.04.80 (2! ) 291402gg23 05 с прксоедннением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.01.82. Бюллетень №

Дата опубликования описания 15.01.82 (5! )М. Кл.

В 29 F 3/02

)ооудаястееииый комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий (53) УДК В78..057.3 (088.8) H. П. Тонконог, О. N. Яхно и El. l1. Рябинин

1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

«« (54) ДВУХКЛСКЛДНЫЙ ЭКОТРУДЕР ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ

MATEPHAJIOB

Изобретение относится к полимерному машиностроению и может быть использовано в агрегатах дпя получения изделий из полимеров на базе двухкаскадных экструдеров.

Известен экструдер для полимерных материалов, содержащий материальный цилиндр, шнек и экструзионную головку(1)

Недостатком экструдера является не.достаточное перемешивание материала, поскольку длину шнека нельзя безгранично увеличивать, а при небольшой длине шнека эффективная пластикация не обеспечивается.

Наиболее близким по технической сущ15 ности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению явпяется двухкаскадный экструдер для полимерных материалов, содержащий экструдеры первого и второго каскадов, соединенные переход- 2О ником, .выполненным с изогнутым каФ налом для прохода полимера. В данном эструдере за счет наличия экструдеров первого и второго каскадов обеспечивается достаточный для перемешивания полимера путь, а за счет установки в переходнике датчика давления, связанного с приводом экструдера первого каскада, обеспечивается регулирование производительности двухкаскадного экструдера 2).

Недостатком двухкаскадного экс трудера является невозможность повышения качества изделий из-.за отсутствия средств регул ирован ия сопротивлен ия экструзии, связанного с регулированием сопротивле« ния прохождению полимера в изогнутом Kq. нале переходника, т. е. с регулированием проходного сечения изогнутого канала, что является существенным, так как в месте поворота расплава полимера в переходнике разность давлений на внешней и внутренней стенках изогнутого канала приводит к возникновению местных потерь, к появлению вторичных течений, к нежелательному повышению напряжения сдвига и снижению качества изде« лий.

897555

Цель изобретения — повышение качест.ва изделий за счет регулирования сопротивления экструзии.

Указанная цель достигается тем, что в двухкаскадном экструдере для полимерных материалов, содержащем экструдеры первого и второго каскадов, соединенные переходником, выполненным с изогнутым каналом для прохода полимера, переходник снабжен установленными в месте изгиба по обе стороны изогнутого канала перпендикулярно продольной его оси вкладышами, смонтированными с возможностью поворота и образующими внешнюю и внутреннюю стенки изогнутого канала,. причем в переходнике выполнены обводные каналы, а во вкпадышах выполнены паралпельно их осям продольные каналы и расположенные под углом к осям вкладышей отверстия для сообщения изогнутого канала посредством продольных каналов с обводными каналами.

Кроме того, на поверхности BKIIBIlbIIIIB, образующего внутреннюю стенку изогнутого канала, выполнены выемки, а продольные каналы вкладышей выполнены с разными диаметрами, что расширяет диапазон регулирования сопротивления экструзии

С целью облегчения чистки обводных каналов, во вкпадыше, образующем внут,— реннюю стенку изогнутого канала, выполнено расположенное параллельно оси вкладыша продольное отверстие, а в переходнике выпопнены сквозные отверстия для сообщения обводных каналов через продольное отверстие с источником давления и с атмосферой.

На фиг. 1 изображен двухкаскадный экструдер, продольный разрез; на фиг. 2 переходник двухкаскадного экструдера, поперечное сечение.

Лвухкаскадный экструдер (фиг. 1) состоит из экструдеров первого 1 и второго 2 каскадов, соединенных между собой переходником 3 с изогнутым каналом 4.

В месте поворота потока полимера внутренняя стенка изогнутого канала 4 переходника 3 образована поверхностью вкладыша 5, а внешняя — поверхностью вкладыша 6, установленных перпендикулярно продольной оси изогнутого канала 4 переходника 3. В теле вкладыша 5 выполнены продольные каналы 7-9 и продольное отверстие 10, расположенные параллельно его оси, которые могут быть соединены поочередно с обводными каналами

ll-13, (фиг. 2), выполненными вдоль торцевых стенок переходника 3, Продоль ные каналы 7-9 также могут быть поочередно соединены с изогнутым кана. лом 4 отверстиями 14-17, расположенными под угпом к оси вкладыша-5. В теле вкладыша 6 соосно с ним выполнено отверстие 18, которое может быть соединено поочередно отверстиями 19-23, расположенными под углом к оси вкладыша 6 с изогнутым каналом 4 и с обводными каналами 11-13. Обводные кана;лы 11 и 12 могут быть соединены соответственно сквозными отверстиями 24 и 25 с атмосферой и источником давления или заглушены (не показано). Вкладыш 5 снабжен выемками 26-29 на поверхности, причем, например, выемка 28 образована при крестообразном пересечении выемок 27 и 29. Отношение диаметров продольных каналов 7-9 выбрано не равным единице, например, "живое сечение продольного канала 7 больше

"живого сечения продольного канала 9.

Йвухкаскадный экструдер работает следующим образом.

Перерабатываемый материал подается экструдером первого каскада 1 через изогнутый канал 4 переходника 3 в экструдер второго каскада 2. Под действием центробежной силы инерции в месте поворота потока расплава полимера давление на внешней стенке изогнутого канала 4 повышается, а на внутренней — понижается, что приводит к увеличению местных потерь давления, возникновению поперечной циркуляции и появлению вторичных течений. Это вызывает нежелательное повышение напряжений сдвига и обуславливает неравномерный расход полимера на элементарных участках в поперечном сечении потока, в частности у внешней и внутренней стенок изогнутого канала 4, что приводит к дополнительным потерям давления и увеличивает сопротивление экструзии, мощность экструдеров, снижает производительность экструзии и при достижении критических напряжений сдвига может привести к качественным изменениям B полимере и снижению качества изделий. В рабочем положении отверстие 18 и продольный канал 7 вкладышей 6 и 5 соединены отверстиями 19 и 14 с изогнутым каналом 4. Отверстия 24 и 25 заглушены.

При этом продольный канал 7 соединен с обводными каналами 11-13, к которым посредством отверстий 22 и 23 подключено отверстие 18, Часть потока полимера перетекает по отверстиям 19-23, обводным каналам 11-13, продольному

897555 каналу 7 и отверстию 11 из эоны высокого давления в зону низкого давления. Происходит выравнивание профиля давлений в поперечном сечении изогнутого канала 4 и изменяется сопротивление экструзии. При повороте вкладыша 5 происходит регулирование сопротивления экструзии вследствие того, что к обводным каналам 11-13. подключаются продольные каналы с различным диаметром, 10 например вместо продольного канала 7 может быть прподключен продольный канал 9, гидравлическое сопротивление которого больше сопротивления продольно35 го канала 7. Изменяется суммарное сопротивление перетеканию полимера из зоны высокого давления в зону низкого, давления, величина расхода, и, следовательно, величина напряжений сдвига в изогнутом канале 4, на входе в экстру28 дер второго каскада 2 и на выходе из экструдера первого каскада 1. Это позволяет тонко регулировать сопротивление экструзии, а также вайсно при из=

25 менении режима экструзии или марки перерабатываемого полимера. Регулирование сопротивления экструзии через изогнутый канал 4 происходит при повороте вкладыша 5 и изменении профиля и размеров изогнутого канала 4 с помощью

30 выемок 26-29. Выемка 26 увеличивает проходное сечение изогнутого канала 4 и изменяет его сопротивление, Введение в работу выемок 27-29 позволяет изменять давление в угловых зонах изог- З5 нутого канала 4, так как часть полимера, двигаясь по крестообразно пересекающимся выемкам 27 и 29, куда она поступает из отверстий 16, 17 и продольного канала 9, подпитывает угловые @ зоны изогнутого канала 4. Возможны и другие варианты выполнения выемок.

При очистке обводных каналов 11-13 отверстия 24. и 25 соединены соответственно с атмосферой и источником дав- 45 пения. При этом к обводным каналам

11-13 поворотом вкладыша 6 подключаются отверстия 18-21 и поворотом вкладыша 5 продольное отверстие 10. Источник давления, например сжатый воздух, щ через отверстие 25 действует на полимер, находящийся в отверстиях, заставляет его вытекать через отверстие 24. При этом предотвращается термодеструкция полимера, приводящая к повреждению по- 55 верхностей отверстий и к снижению ка чества изделий, при регулировании сопротивления с помощью выемки 26 или при переходе на другую марку полимера, предотвращается возможность смешения различных полимеров, снижающая качество изделий, и повышается универсальность экструдера.

Пре длагае мый э кструдер п озволяе т улучшить качество изделий и снизить мощность экструзии путем регулирования сопротивления изогнутого канала, обладает достаточно широким диапазоном регулирОВания позволяет экструпировать полимер с высокой производительностью экструдеров и предотвратить его термодеструкцию при регулировании или при пере коде на другую марку полимера, что обуславливает его универсальность. Все это

Лает возможность получить экономический эффект при экструзии конкретного типоразмера профи» я из различных полимеров около 10 тыс. руб в год.

Формул aиз обретения

»

1. Двухкаскадный экструдер для полимерных материалов, содержащий экструдеры первого и второго каскадов, соедиНЕННЫЕ ПЕРЕХОДННКОМ, ВЬГПОЛИЕННЫМ С изогнутым каналом дпя прохода и Олимера, о т и и ч а ю шийся тем, что, с целью поьышения качества изделий за счет регулирования сопротивления экструзии, переходник снаб:кен установленными в месте изгиба по Обе стороны изог гутого канала перпепцикулярпо продольной ег О Оси вкладышами, смоцги»рованнымпс возможностью поворота и Образующими внешнюю и внутреннюю стенки изогнутого канала, причем в переходнике иыполпены обводные каналы, A во вкладышах выполнены параллельно их осям продольные каналы и расположенные под углом K осям вкладышей отверстия для сообщенич изогнутого канала посредством продольных каналов с обводными каналами.

2. Зкструдер по и. 1, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования сопротивления экструзии, на поверхности вкладыша, образующего внутреннюю стенку изогнутого канала, выполнены выемки, а продольные каналы вкладышей выполнены с разными диаметрами.

3. Экструдер по пп. 1 и 2, о т л и— ч а ю ш и и с я тем, что с целью облегчения чистки обводных каналов, во вкладыше, образующем внутрешиою стенку изогнутого канала, выполнено расположенное параллельно оси вкладыша продольное отверстие, а:в переходнике выполне

897555 ны сквозные отверстия для сообщения обводных каналов через продольное отверстие с источником давления и с атмосферой, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Змтородний t3. К. Механизация и автоматизация переработки пластических масс. М., "Машиностроение", 1970, с, 44-45.

2. Патент CII1A % 3860220, кл. 259-192, опублик. 1975 (прототип).

897555

Составитель Л, Кольцова

Техред М. Тепер Корректор Л. Бокшан

Редактор К. Волощук

Филиал ПГ1П Патент, r. Ужгород., ул. Проектная, 4

Заказ 11828/22 Тираж 672 Подписное

ВН И И ПИ Госуд ар ственн ого ком и тета СССР по делам изобретений и открытий

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