ЧЕРВЯЧНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРОВ Российский патент 1995 года по МПК B29B7/42 

Изобретение относится к смесительному оборудованию и может быть использовано для смешения высоковязких материалов, используемых в химической технологии для приготовления и доработки резиновых и других полимерных смесей после резиносмесителя периодического действия.

Известен червячный смеситель для переработки полимеров, содержащий корпус и размещенный в нем приводной червяк с нарезкой, выполненный с зонами загрузки, смешения и разгрузки, в зоне смешения которого нарезка выполнена с увеличенным относительно зон загрузки и разгрузки количеством заходов и с изменяющейся по длине червяка площадью поперечного сечения каналов нарезки, уменьшающейся от максимального значения в начале зоны до нулевого в середине зоны и увеличивающейся до максимального значения в конце зоны, при этом на внутренней поверхности корпуса в зоне смешения выполнена нарезка, количество заходов которой выбрано равным количеству заходов нарезки червяка в этой зоне, а направление витков нарезки и изменение площади поперечного сечения противоположным [1]
Недостатками такого смесителя являются сравнительно низкая его производительность и недостаточно высокое качество переработки материала.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является червячный смеситель для переработки полимеров, содержащий корпус и размещенный в нем приводной червяк с нарезкой, выполненный с зонами загрузки, смешения и разгрузки, в зоне смешения которого нарезка выполнена с увеличенным относительно зон загрузки и разгрузки количеством заходов и с изменяющейся по длине червяка площадью поперечного сечения каналов нарезки, уменьшающейся от максимального значения в начале зоны до нулевого в середине зоны и увеличивающейся до максимального значения в конце зоны, при этом червяк выполнен с размещенными между зонами смешения и загрузки и между зонами смешения и разгрузки одинаковыми по форме и размерам переходными зонами, имеющими расположенные у зон загрузки и разгрузки первые участки, на которых нарезка выполнена с переменной глубиной каналов и переменным шагом, и расположенные у зоны смешения вторые участки, на которых нарезка выполнена с постоянной глубиной каналов и постоянным шагом, равным наибольшему шагу нарезки на первых участках, причем нарезка червяка в зоне смешения выполнена с равными по ширине каналами и шагом, равным наибольшему шагу нарезки переходных зон, и на внутренней поверхности корпуса в зоне смешения выполнена нарезка, количество заходов которой выбрано равным количеству заходов нарезки червяка в этой зоне, а направление витков нарезки и изменение площади поперечного сечения противоположным [2]
Недостатком такого смесителя является сравнительно низкое качество переработки материала. Объясняется это тем, что в переходных зонах при увеличении шага и уменьшении глубины нарезки наблюдается сопротивление растеканию материала по ширине нарезки, особенно на участке наибольшей ширины и минимальной глубины канала нарезки. Это происходит за счет влияния трения стенок корпуса, при котором перерабатываемый материал увлекается в поперечном основному движению направлении и накапливается в одной части канала, прилегающей к зоне загрузки. В результате этого в местах наибольшего шага и минимальной глубины нарезки материал не заполняет полностью пространство канала нарезки, а на последующем участке с постоянной глубиной нарезки не заполняет первые от минимальной глубины каналы зоны смешения, что приводит к неравномерности смешения материала, ухудшает его качество.

Целью изобретения является повышение качества материала за счет обеспечения равномерности смешения.

Поставленная цель достигается тем, что в червячном смесителе для переработки полимеров, содержащем корпус и размещенный в нем приводной червяк с нарезкой, выполненный с зонами загрузки, смешения и разгрузки, в зоне смешения которого нарезка выполнена с увеличенным относительно зон загрузки и разгрузки количеством заходов и с изменяющейся по длине червяка площадью поперечного сечения каналов нарезки, уменьшающейся от максимального значения в начале зоны до нулевого в середине зоны и увеличивающейся до максимального значения в конце зоны. При этом червяк выполнен с размещенными межу зонами смешения и загрузки и между зонами смешения и разгрузки одинаковыми по форме и размерам переходными зонами, имеющими расположенные у зон загрузки и разгрузки первые участки, на которых нарезка выполнена с переменной глубиной каналов и переменным шагом, и расположенные у зоны смешения вторые участки, на которых нарезка выполнена с постоянной глубиной каналов и постоянным шагом, равным наибольшему шагу нарезки, на первых участках, причем нарезка червяка в зоне смешения выполнена с равными по ширине каналами и шагом, равным наибольшему шагу нарезки переходных зон, а на внутренней поверхности корпуса в зоне смешения выполнена нарезка, количество заходов которой выбрано равным количеству заходов нарезки червяка в этой зоне, а направление витков нарезки и изменение площади поперечного сечения противоположным, согласно изобретению, на первых участках переходных зон виток нарезки, смежный с вторым участком, выполнен шириной, равной ширине нарезки зон загрузки и разгрузки и глубиной, изменяющейся от максимального значения до минимального в направлении второго участка, а на остальной части первых участков нарезка выполнена с постоянной глубиной, равной минимальной глубине нарезки переходных зон, при этом червяк выполнен с расположенной на вторых участках дополнительной нарезкой с количеством заходов и шагом, равным количеству заходов и шагу нарезки зоны смешения.

На фиг. 1 изображен червячный смеситель, общий вид; на фиг. 2 то же, разрез; на фиг. 3 развертка нарезки смесителя; на фиг. 4 разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 5 разрез Б-Б на фиг. 2.

Червячный смеситель для переработки полимеров содержит корпус 1 с загрузочным 2 и разгрузочным 3 отверстиями. Корпус 1 закреплен на основании 4. Внутри корпуса 1 расположен червяк 5, вращаемый от привода (на чертеже не показан). Нарезка червяка выполнена с зонами загрузки 6, смешения 7, разгрузки 8 и двумя переходными зонами 9 и 10, одинаковыми по форме выполнения и размерам, расположенными между зоной смешения 7 и соответственно зоной загрузки 6 и зоной разгрузки 8. Нарезка переходных зон 9 и 10 имеет два первых 11 и вторых 12 участка. Первые участки 11, расположенные соответственно у зон загрузки 6 и разгрузки 8, а вторые участки 12 у зоны 7 смешения. Нарезка первых участков 11 выполнена с переменной глубиной каналов и переменным шагом, которые изменяются следующим образом: виток нарезки, смежный со вторым участком 12, выполнен шириной 13, равной ширине нарезки зон загрузки 6 и разгрузки 8, и глубиной, изменяющейся от максимального (max) значения до минимального (min) в направлении второго участка 12, а на остальной части 14 первых участков 11 нарезка выполнена с постоянной глубиной, равной минимальной (min) глубине нарезки переходных зон 9 и 10. На вторых участках 12 нарезка выполнена с постоянной глубиной каналов, равной минимальной (min) глубине нарезки участка 11 и постоянным шагом, равным наибольшему шагу нарезки участка 11. В зоне 7 смешения нарезка выполнена с равными по ширине каналами 15 и шагом, равным наибольшему шагу нарезки в переходных зонах 9 и 10.

При этом червяк 5 выполнен с расположенной на вторых участках 12 дополнительной нарезкой 16 с количеством заходов и шагом, равными количеству заходов и шагу нарезки зоны 7 смешения. На внутренней поверхности корпуса 1 в зоне смешения выполнена нарезка 17, количество заходов которой выбрано равным количеству заходов нарезки червяка в этой зоне, а направление витков нарезки и изменение площади поперечного сечения противоположным.

Червячный смеситель работает следующим образом.

Перерабатываемый материал загружают в смеситель через загрузочное отверстие 2, где под действием вращающегося от привода червяка 5 он перемещается сначала в зону загрузки 6, затем в переходную зону 9. В переходной зоне 9 материал за счет изменения глубины нарезки от максимальной (max₁) до минимальной (min) и увеличения шага на первом участке 11 подвергается сдвиговым воздействиям, приобретая в канале нарезки форму тонкого листа. Благодаря наличию в канале нарезки площадки 14 с постоянной минимальной глубиной происходит равномерное растекание материала по всей ширине канавки, так как эта площадка создает дополнительное встречное сопротивление движению материала при растекании материала по ширине канала и не позволяет корпусу 1 за счет усилий трения внутренних его стенок смещать ленту материала по ширине канала в поперечном направлении движения материала. Далее материал поступает на участок 12 переходной зоны 9, где он растекается на несколько ручьев по количеству заходов дополнительной нарезки 16. Надежное заполнение материалом пространства канавки нарезки на первом участке 11 переходной зоны 9 за счет площадки 14 обеспечивает надежное заполнение каналов дополнительной нарезки 16, что при поступлении материала в зону 7 смешения гарантирует заполнение им всех каналов нарезки зоны смешения. В зоне 7 смешения благодаря двукратному изменению глубины нарезки от (max₂) до нуля и далее опять до (max₂) происходит переток перерабатываемого материала в радиальном направлении из каналов червяка 5 в каналы корпуса 1 и обратно, что при вращении червяка 5 относительно корпуса 1 создает сдвиговые и срезающие деформации, обеспечивающие перемешивание движущегося по каналам нарезок материала.

Затем по ходу движения перерабатываемый материал отводится на участок 12 переходной зоны 10 с постоянной минимальной (min) глубиной канавок и далее на участок 11 этой зоны, где глубина канала по ширине, равной ширине нарезки зоны разгрузки, изменяется от минимального значения (min) до максимального (max₁), равного глубине нарезки червяка 5 зоны разгрузки 8, а на остальной части 14 канавки глубина канавки постоянная, равная минимальному значению (min). В переходной зоне 10 происходит соединение множества потоков многозаходной дополнительной нарезки 16 и этим достигается гомогенизация перерабатываемого материала на завершающей стадии смешения. Наличие в канале площадки с постоянной минимальной глубиной, как и в переходной зоне 9, способствует равномерному заполнению канала материалом. После прохождения переходной зоны 10 нарезка зоны разгрузки 8 выдавливает перерабатываемый материал через загрузочное отверстие 3. В результате равномерного растекания перерабатываемого материала в канале переходной зоны 9 достигается равномерность подачи его в зону 7 смешения, а также равномерность его распределения в канавке последующей переходной зоны 10, что обеспечивает более высокую степень гомогенизации при переработке полимерного материала.

Использование: в химической технологии для приготовления и доработки резиновых и других полимерных смесей после резиносмесителя периодического действия. Сущность: на первых участках переходных зон виток нарезки червяка, смежный с вторым участком, выполнен шириной, равной ширине нарезки зон загрузки и разгрузки. Глубина этого витка изменяется от максимального значения до минимального в направлении второго участка. На остальной части первых участков нарезка выполнена с постоянной глубиной, равной минимальной глубине нарезки переходных зон. При этом червяк выполнен с расположенной на вторых участках дополнительной нарезкой. Количество заходов и шаг этой нарезки выбраны равными количеству заходов и шагу нарезки зоны смешения. Такое конструктивное выполнение червяка позволяет достичь равномерности распределения его в каналах нарезки, что обеспечивает более высокую степень гомогенизации при переработке полимерного материала. 5 ил.

ЧЕРВЯЧНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРОВ, содержащий корпус и размещенный в нем приводной червяк с нарезкой, выполненный с зонами загрузки, смешения и разгрузки, в зоне смешения которого нарезка выполнена с увеличенным относительно зон загрузки и разгрузки количеством заходов и с изменяющейся по длине червяка площадью поперечного сечения каналов нарезки, уменьшающейся от максимального значения в начале зоны до нулевого в середине зоны и увеличивающейся до максимального значения в конце зоны, при этом червяк выполнен с размещенными между зонами смешения и загрузки и между зонами смешения и разгрузки одинаковыми по форме и размерам переходными зонами, имеющими расположенные у зон загрузки и разгрузки первые участки, на которых нарезка выполнена с переменной глубиной каналов и переменным шагом, и расположенные у зоны смешения вторые участки, на которых нарезка выполнена с постоянной глубиной каналов и постоянным шагом, равным наибольшему шагу нарезки на первых участках, причем нарезка червяка в зоне смешения выполнена с равными по ширине каналами и шагом, равным наибольшему шагу нарезки переходных зон, а на внутренней поверхности корпуса в зоне смешения выполнена нарезка, количество заходов которой выбрано равным количеству заходов нарезки червяка в этой зоне, а направление витков нарезки и изменение площади поперечного сечения противоположным, отличающийся тем, что, с целью повышения качества переработки материалов путем обеспечения равномерности смешения, на первых участках переходных зон виток нарезки, смежный с вторым участком, выполнен шириной, равной ширине нарезки зон загрузки и разгрузки, и глубиной, изменяющейся от максимального значения до минимального в направлении второго участка, а на остальной части первых участков нарезка выполнена с постоянной глубиной, равной минимальной глубине нарезки переходных зон, при этом червяк выполнен с расположенной на вторых участках дополнительной нарезкой с количеством заходов и шагом, равными количеству заходов и шагу нарезки зоны смешения.