ЧЕРВЯЧНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1995 года по МПК B29B7/42 B29C47/38 

Изобретение относится к оборудованию для переработки полимерных материалов и может быть использовано преимущественно в шинной и резинотехнической отраслях промышленности для переработки резиновых смесей.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является червячный смеситель для полимерных материалов, содержащий корпус с загрузочной воронкой и размещенный в нем приводной червяк с многозаходным числом заходов нарезки, имеющей зоны загрузки, смешения и выдавливания, при этом в зоне смешения нарезка выполнена эксцентричной с противоположным изменением глубины в смежных винтовых каналах и со срезами вершин витков со стороны входного конца червяка на участках каналов с уменьшающейся глубиной в направлении перемещения перерабатываемого материала, а в зоне выдавливания на участке, смежном с зоной смешения, нарезка выполнена эксцентричной с противоположным изменением глубины в смежных каналах.

Однако в известном устройстве срезанные вершины витков червяка при диаметрально противоположных эксцентриситетах поверхностей сердечников в смежных каналах нарезки образуют по поверхности червяка сплошную замкнутую канавку, по которой проходит круговое перемещение смеси, за счет чего уменьшается транспортирующее устройство червяка и что приводит к необходимости увеличения длины зоны смещения, а именно увеличения габаритов смесителя по длине. Кроме того, в каналах нарезки после минимальной глубины остается пространство, не заполненное перерабатываемым материалом, что приводит к ухудшению качества смешения.

Техническим результатом изобретения является, не увеличивая длины зоны смешения, исключить образование замкнутой канавки и устранить пустоты в каналах зоны эксцентричной нарезки после минимальной глубины.

Достигается это тем, что червячный смеситель для полимерных материалов, содержащий корпус с загрузочной воронкой и размещенный в нем приводной червяк с многозаходным числом заходов нарезки, имеющей зоны нагрузки, смешения и выдавливания, при этом в зоне смешения нарезка выполнена эксцентричной с противоположным изменением глубины в смежных винтовых каналах и со срезами вершин витков со стороны входного конца червяка на участках каналов с уменьшающейся глубиной и направлении перемещения перерабатываемого материала, а в зоне выдавливания на участке, смежном с зоной смещения, нарезка выполнена эксцентричной с противоположным изменением глубины в смежных каналах, согласно изобретению, червяк в зоне смешения снабжен дополнительными участками концентричной нарезки с постоянной глубиной канала, равной максимальной глубине эксцентричной нарезки, при этом длина участков концентричной нарезки выбрана от 1/4 до 3/4 шага нарезки червяка, причем в каждом заходе участки концентричной нарезки червяка расположены с чередованием с участками эксцентричной нарезки.

В зоне выдавливания на участке эксцентричной нарезки с увеличивающейся глубиной канала в направлении перемещения перерабатываемого материала выполнен один дополнительный срез вершины витка нарезки со стороны выходного конца червяка.

В зоне выдавливания на выходном конце червяка выполнена дополнительная нарезка с участком уменьшающейся глубины каналов в направлении перемещения перерабатываемого материала.

При уменьшении длины участка концентричной нарезки, т.е. нарезки, имеющей постоянную глубину канала, увеличивается длина участка канала эксцентричной нарезки, т.е. нарезки с переменной глубиной канала, относительно общей длины червяка, что приводит к более интенсивному перемешиванию смеси за счет изменения глубин сопряженных каналов и более частому перетеканию ее из нечетного канала в четный через срезы вершин витков и наоборот.

Вместе с уменьшением длины участка с концентричной нарезкой происходит смещение участков эксцентричной нарезкой в каналах смежных заходов относительно друг друга и уменьшение длины срезов вершин витков для перетекания смеси из нечетного канала в четный. Смещение участков с эксцентричной нарезкой в каналах смежных заходов относительно друг друга способствует образованию в начале участка канала нарезки с уменьшающейся глубиной повышенного давления, что обеспечивает проталкивание перерабатываемого материала через минимальный зазор и нечетного канала нарезки на линии минимальной глубины и этим обеспечивается полнота заполнения канала и исключение имеющих место пустот. Уменьшение же длины срезов вершин витков приводит к уменьшению количества смеси, перетекающей из одного канала в другой, что также способствует многократному делению и соединению более равномерных по объему потоков перерабатываемого материала, поступающего из разных винтовых каналов червяка.

Наиболее оптимальная длина участка нарезки с постоянной глубиной находится в пределах не более 3/4 и не менее 1/4 шага, в зависимости от вязкости перерабатываемой смеси. Длина этого участка больше 3/4 шага не обеспечивает заметного влияния на повышение смесительного эффекта из-за малого увеличения участков эксцентричной нарезки, а менее 1/4 шага - заметно снижает смесительный эффект из-за уменьшения длины срезов вершин витков и приводит к образованию на участках нарезки с уменьшающейся глубиной зон повышенного давления (избыточного накопления материала), что приводит к появлению подвулканизации смеси. Для смесей средней вязкости наиболее оптимальной длиной участка концентричной нарезкой будет длина, равная половине шага нарезки. Для смесей "жестких" - червяк с увеличенной длиной участка концентричной нарезки, но не более 3/4 шага. Для "мягких" - червяк с уменьшенной длиной участка, концентричной нарезки, но не менее 1/4 шага нарезки. При выполнении в зоне выдавливания одного дополнительного среза вершины витка на участке эксцентричной нарезки с увеличивающейся глубиной канала со стороны выходного конца червяка происходит выравнивание давления в каналах нарезки. Для этой же цели на выходном конце червяка в зоне выдавливания предусмотрен участок с уменьшающейся глубиной нарезки червяка вдоль его оси по направлению течения перерабатываемого материала, при этом минимальная глубина нарезки червяка равна половине максимального значения глубины эксцентричной нарезки. Это способствует равномерному заполнению каналов при перетоке части перерабатываемого материала через дополнительный срез в смежный канал нарезки за счет противодавления даже без установки формующего инструмента (головки).

На фиг. 1 изображен смеситель, общий вид; на фиг.2 - продольный разрез смесителя с концентричным участком нарезки червяка в зоне смешения длиной, равной 3/4 шага нарезки Т; на фиг.3 - развертка нарезки червяка на фиг.2; на фиг. 4 - продольный разрез смесителя с участком концентричной нарезки червяка длиной, равной половине шага Т; на фиг.5 - развертка нарезки червяка на фиг.4; на фиг.6 - продольный разрез смесителя с участком концентричной нарезки червяка длиной, равной 1/4 шага Т; на фиг.7 - развертка нарезки червяка на фиг.6; на фиг.8 - сечение А-А на фиг.4; на фиг.9 - сечение Б-Б на фиг.6.

Червячный смеситель для полимерных материалов содержит корпус 1 с размещенным в нем приводным червяком 2. Червяк 2 имеет многозаходную с четным числом заходов нарезку 3, имеющую зоны загрузки, смешения и выдавливания.

Нарезка 4 в зоне смешения выполнена эксцентричной с отдельными участками 5 и 6 с противоположным изменением глубины нечетного канала I и четного канала II нарезки 4 от максимального значения до минимального на участке 5 и обратно до максимального значения на участке 6.

Червяк 2 в зоне смещения снабжен дополнительными участками 7 концентричной нарезки (на фиг.3, 5, 7 - заштрихованы) с постоянной глубиной канала, равной максимальной глубине эксцентричной нарезки, при этом длина участков 7 концентричной нарезки выбрана от 1/4 до 3/4 шага нарезки 4 червяка 2, причем в каждом заходе участки 7 концентричной нарезки расположены с чередованием с участками эксцентричной нарезки 4.

На участках 5 эксцентричной нарезки 4 с уменьшающейся глубиной канала на вершинах витков со стороны входного конца червяка выполнены срезы 8 так, что над ними и внутренней поверхностью корпуса 1 образуется зазор, высота которого равна минимальной глубине винтового канала эксцентричной нарезки 4. В зоне загрузки и части зоны выдавливания сердечник червяка выполнен без эксцентриситета. В зоне выдавливания на участке эксцентричной нарезки с увеличивающейся глубиной канала в направлении перемещения материала выполнен один дополнительный срез вершины витка 9 со стороны выходного конца 10 червяка для выравнивания давления материала в каналах червячной нарезки 3. На выходном конце 10 червяка в зоне выдавливания выполнена дополнительная нарезка с участком 11 уменьшающейся глубины канала от Н - максимальной глубины эксцентричной нарезки до H/2 по направлению течения перерабатываемого материала.

Червячный смеситель работает следующим образом.

При вращении червяка 2 в корпусе 1 витки многозаходной нарезки червяка 3 в зоне загрузки забирают перерабатываемый материал и подают его к зоне смешения. В зоне смешения в нечетном канале I эксцентричной нарезки 4 глубина канала изменяется от максимального значения (макс) до минимального (мин) на участке 5 (на длине полшага). На другой половине шага на участке 6 глубина канала изменяется от минимального значения (мин) до максимального (макс). Участок 5 нечетного канала I и участок 6 четного канала II связаны между собой через срезы 8 вершин витков. Перерабатываемый материал проходит по участку 5 с уменьшающейся глубиной нечетного канала I и испытывает повышенное сопротивление течению. Сопротивление преодолевается дополнительными силами от реакции стенок корпуса, под действием которых излишняя часть перерабатываемого материала переходит в четный канал II через зазор, который образован срезом 8 вершины витка, в сторону входного конца 10 червяка 2, а остальная часть его продолжает движение по нечетному каналу I. За счет образования в начале участка канала нарезки 3 с уменьшающейся глубиной повышенного давления из-за сокращения длины срезов 8 вершин витков, за счет увеличивающейся переменной глубины канала на участке 6 материал поступает на дополнительный участок 7 с концентричной нарезкой с постоянной глубиной канала. Перерабатываемый материал после поступления в четный канал II на участке 6 соединяется с потоком перерабатываемого материала, поступившего с зоны загрузки, и перемещается сначала по участку 7 с концентричной нарезкой и постоянной глубиной канала, а далее - по участку 5 с переменной уменьшающейся глубиной канала. На участке 5, когда глубина канала уменьшается, излишняя часть материала переходит в канал I через зазор, образованный срезом 8 витка и корпусом. За счет перетекания материала из одного канала в другой и обратно через узкие зазоры над срезанными витками происходит интенсивное его диспергирование и смешение.

В зоне выдавливания потоки перерабатываемого материала из каналов многозаходной нарезки червяка поступают к выходному концу 9 червяка на участок 11 с уменьшающейся глубиной канала вдоль оси червяка. Сопротивление участка 11 вызывают обратные потоки перерабатываемого материала, в результате чего происходит его переток через дополнительный срез 9 вершины витка из четного канала II в нечетный канал I, что способствует полному заполнению нечетного канала и выравниванию давления перед выдавливанием.

Уменьшение участков концентричной нарезки на длину менее одного шага относительно участков с эксцентричной нарезкой, смещение участков с эксцентричной нарезкой в смежных каналах нарезки друг относительно друга, сокращение длины срезов вершин витков, соединяющих эти участки, и образование в начале участка канала нарезки с уменьшающейся глубиной повышенного давления, в отличие от известного смесителя, где длина этих участков равна шагу нарезки, а длина срезов вершин витков равна полушагу нарезки, в данном червячном смесителе обеспечивают равномерную, качественную переработку материала, интенсифицируют процесс смешения за счет многократного деления и соединения равномерных по объему потоков перерабатываемого материала, поступающего из разных винтовых каналов нарезки червяка, проталкиваемого через минимальный зазор на линии минимальной глубины. Этим обеспечивается полнота заполнения каналов нарезки и исключение имеющих место пустот.

Использование: оборудование для переработки полимерных материалов в шинной и резинотехнической отраслях промышленности для переработки резиновых смесей. Сущность: червяк в зоне смешения снабжен дополнительными участками концентричной нарезки с постоянной глубиной канала, равной максимальной глубине эксцентричной нарезки. Длина участков концентричной нарезки выбрана от 1/4 до 3/4 шага нарезки червяка. В каждом заходе участки концентричной нарезки расположены с чередованием с участками эксцентричной нарезки. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. ЧЕРВЯЧНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащий корпус с загрузочной воронкой и размещенный в нем приводной червяк с многозаходным числом нарезки, имеющей зоны загрузки, смешения и выдавливания, при этом в зоне смешения нарезка выполнена эксцентричной с противоположным изменением глубины в смежных винтовых каналах и со срезами вершин витков со стороны входного конца червяка на участках каналов с уменьшающейся глубиной в направлении перемещения перерабатываемого материала, а в зоне выдавливания на участке, смежном с зоной смешения, нарезка выполнена эксцентричной с противоположным изменением глубины в смежных каналах, отличающийся тем, что червяк в зоне смешения снабжен дополнительными участками концентричной нарезки с постоянной глубиной канала, равной максимальной глубине эксцентричной нарезки, при этом длина участков концентричной нарезки составляет 1/4 - 3/4 шага нарезки червяка, причем в каждом заходе участки концентричной нарезки расположены с чередованием с участками эксцентричной нарезки. 2. Смеситель по п. 1, отличающийся тем, что в зоне выдавливания на участке эксцентричной нарезки с увеличивающейся глубиной канала в направлении перемещения материалов выполнен один дополнительный срез вершины витка нарезки со стороны выходного конца червяка. 3. Смеситель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в зоне выдавливания на выходном конце червяка выполнена дополнительная нарезка с участками уменьшающейся глубины каналов в направлении перемещения перерабатываемого материала.