ЧЕРВЯЧНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ВЫСОКОВЯЗКИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1996 года по МПК B29B7/42 

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

Известен червячный смеситель, содержащий корпус и расположенный в нем приводной червяк, выполненный с эксцентричной винтовой многозаходной нарезкой с четным числом заходов с диаметральным расположением эксцентриситетов и со срезанными вершинами витков со стороны входного конца червяка на участках винтовых каналов с уменьшающейся глубиной [1]
Однако этот червячный смеситель характеризуется сравнительно низкой производительностью. Объясняется это тем, что срезанные вершины витков червяка при диаметрально противоположных эксцентриситетах образуют в смежных винтовых каналах нарезки червяка сплошную замкнутую канавку, по которой проходит круговое перемещение перерабатываемого материала, за счет чего уменьшается транспортирующее свойство червяка, образуются застойные зоны, в результате уменьшается производительность и ухудшается качество перерабатываемого материала на выходе из смесителя.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности к достигаемому результату при использовании является червячный смеситель для высоковязких материалов, содержащий корпус с размещенным в нем приводным червяком, выполненным с многозаходной винтовой нарезкой, разделенный на зоны загрузки, смешения и выдавливания, при этом винтовая нарезка в зоне смешения выполнена с переменной глубиной канала с противоположным изменением глубины в смежных винтовых каналах и со срезами вершин витков со стороны входного конца червяка на участках каналов с уменьшающейся глубиной, а червяк в зоне смешения имеет дополнительные участки нарезки с постоянной глубиной канала, равной максимальной глубине канала с переменной глубиной нарезки и длиной, равной шагу нарезки, причем нарезка с переменной глубиной канала расположена участками в чередовании с дополнительными участками [2]
Однако в этом червячном смесителе наблюдается плохое качество перерабатываемого материала на выходе из смесителя из-за низкой интенсивности смешения, которая характеризуется низким суммарным количеством сдвиговых деформаций на участках винтовых каналов с уменьшающейся глубиной зоны смешения и количества перетоков перерабатываемого материала через срезанные вершины витков на единицу длины зоны смешения. Длина одной срезанной вершины витка на каждом из уменьшающихся по глубине участке составляет 1/2 шага нарезки. Общая длина таких срезанных вершин может составлять 1/4 всей длины зоны смешения, что увеличивает габариты червячного смесителя в целом и отношение длины рабочей части червяка к его диаметру.

Изобретение позволяет улучшить качество перерабатываемого материала за счет интенсификации процесса смешения.

Это достигается тем, что в червячном смесителе, содержащем корпус с размещенным в нем приводным червяком, выполненным с многозаходной винтовой нарезкой, разделенной на зоны загрузки, смешения и выдавливания, при этом винтовая нарезка в зоне смешения выполнена с переменной глубиной канала с противоположным изменением глубины в смежных винтовых каналах и со срезами вершин витков со стороны входного конца червяка на участках каналов с уменьшающейся глубиной, а червяк в зоне смешения имеет дополнительные участки нарезки с постоянной глубиной канала, равной максимальной глубине канала с переменной глубиной нарезки и длиной, равной шагу нарезки, причем нарезка с переменной глубиной канала расположена участками в чередовании с дополнительными участками, согласно изобретению участки с переменной глубиной канала нарезки выполнены длиной меньше шага нарезки. Значение минимальной глубины канала нарезки каждого последующего участка с переменной глубиной канала нарезки выбрано в направлении выходного конца червяка меньшим значения минимальной глубины канала каждого предыдущего участка с переменной глубиной канала нарезки.

В зоне смешения каждый винтовой канал червяка выполнен со срезанными вершинами витков со стороны входного конца червяка так, что над ним образуется зазор, глубина которого равна минимальной глубине винтового канала на этом участке. При этом минимальные глубины винтовых каналов на участках с переменной глубиной выполнены уменьшающимися вдоль оси в направлении выходного конца. Такое изменение связано с изменяющейся вдоль оси червяка текучестью, которая возрастает по мере продвижения перерабатываемого материала к выходному концу, в результате уменьшения вязкости и размягчения перерабатываемого материала становится возможным его течение через менее глубокие зазоры. Уменьшая длину участков с переменной глубиной нарезки и оставляя длину участков с постоянной глубиной прежней, равной шагу нарезки вдоль оси червяка, освобождается пространство для размещения дополнительных участков с переменной глубиной нарезки. На одной и той же длине зоны смешения становится возможным увеличить суммарное количество сдвиговых деформаций на участках винтовых каналов с уменьшающейся глубиной и количество перетоков перерабатываемого материала из одного канала в другой через срезанные вершины витков.

На фиг. 1 изображен червячный смеситель для высоковязких материалов; на фиг.2 диаметральное сечение по корпусу с червяком; на фиг.3 развертка нарезки червяка; на фиг.4 разрез А-А на фиг.2; на фиг;5 узел I на фиг.2; на фиг.6 узел II на фиг.2; на фиг.7 узел III на фиг.2; на фиг.8 разрез Б-Б на фиг.2.

Червячный смеситель для высоковязких материалов содержит корпус 1 с размещенным в нем червяком 2, с приводом 3. Червяк 2 имеет многозаходовую винтовую нарезку 4, разделенную на зоны загрузки, смешения и выдавливания. Многозаходная винтовая нарезка 4 червяка в зоне смешения выполнена с участками 5 переменной глубины. Участки 6 и 7 с переменной глубиной канала выполнены с противоположным изменением глубины в смежных А и Б винтовых каналах и со срезанными вершинами витков 8 со стороны входного конца 9 червяка 2 на участках 6 винтовых каналов с уменьшающейся глубиной. Червяк 2 в зоне смешения имеет дополнительные участки 10 нарезки с постоянной глубиной канала, равной максимальной глубине участков 5 с переменной глубиной нарезки и длиной, равной шагу нарезки. При этом нарезка с переменной глубиной канала расположена участками в чередовании с дополнительными участками 10.

Значение минимальной глубины канала нарезки каждого последующего участка 5 с переменной глубиной канала нарезки выбрано в направлении выходного конца червяка меньшим значения минимальной глубины канала каждого предыдущего участка 5 с переменной глубиной канала нарезки.

Червячный смеситель работает следующим образом.

При вращении червяка 2 от привода 3 в корпусе 1 многозаходная винтовая нарезка 4 зоны загрузки забирает перерабатываемый материал и перемещает его в направлении от входного конца 9 червяка к выходному его концу 11. После зоны загрузки перерабатываемый материал поступает в зону смешения на участок 5 с переменной глубиной канала. На участке 6 с уменьшающейся глубиной (от максимальной до минимальной) излишняя часть перерабатываемого материала из смежного канала А переходит в смежный канал Б через срез вершины витка, а остальная часть продолжает движение по каналу А и поступает на участок 7 с увеличивающйеся глубиной канала (от минимальной до максимальной). В смежном канале Б происходит соединение потока с потоком перерабатываемого материала зоны загрузки и полное заполнение канала. Далее перерабатываемый материал перемещается к участку 10 с постоянной глубиной, равной максимальной глубине участков 6 и 7 канала Б, длина которого равна шагу нарезки. В канале Б после прохождения перерабатываемым материалом участка 10 глубина канала уменьшается от максимальной до минимальной, за счет чего часть перерабатываемого материала переходит в канал А через срез вершины витка со стороны входного конца червяка, где соединяется с потоком перерабатываемого материала канала А, а остальная часть продолжает движение по каналу Б, преодолевая участок 6 с уменьшающейся глубиной. Процесс смешения завершается после того, как весь перерабатываемый материал последовательно переместится по каналам А и Б от входного конца 9 червяка до выходного конца 11 червяка, постепенно проходя участки 5 с переменной глубиной. За счет более частого деления и соединения потоков на единицу длины зоны смешения происходит более интенсивное смешение перерабатываемого материала. Частое прохождение через узкие зазоры над срезанными вершинами витков и зазоры минимальных глубин участков 6 с уменьшающейся глубиной способствует большему диспергированию частиц компонентов перерабатываемого материала.

В отличие от прототипа за счет внесенных в устройство изменений становится возможным уменьшить габариты червячного смесителя и отношение длины рабочей части червяка к диаметру.

Использование: в оборудовании для переработки полимерных материалов, преимущественно в шинной и резинотехнической отраслях промышленности для переработки высоковязких резиновых смесей. Сущность изобретения: в зоне смешения участки нарезки с переменной глубиной канала выполнены длиной меньше шага нарезки. Значение минимальной глубины канала нарезки каждого последующего участка с переменной глубиной канала нарезки выбрано в направлении выходного конца червяка меньше значения минимальной глубины канала каждого предыдущего участка с переменной глубиной канала нарезки. Такое конструктивное выполнение смесителя обеспечивает улучшение качества перерабатываемого материала за счет увеличения интенсивности смешения. 1 з. п. ф-лы, 8 ил.

1. ЧЕРВЯЧНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ВЫСОКОВЯЗКИХ МАТЕРИАЛОВ, содержащий корпус с размещенным в нем приводным червяком, выполненным с многозаходной винтовой нарезкой, разделенной на зоны загрузки, смешения и выдавливания, при этом винтовая нарезка в зоне смешения выполнена с переменной глубиной канала с противоположным изменением глубины в смежных винтовых каналах и со срезами вершин витков со стороны входного конца на участках каналов с уменьшающейся глубиной, а червяк в зоне смешения имеет дополнительные участки нарезки с постоянной глубиной канала, равной максимальной глубине канала с переменной глубиной нарезки, и длиной, равной шагу нарезки, причем нарезка с переменной глубиной канала расположена участками в чередовании с дополнительными участками, отличающийся тем, что участки с переменной глубиной канала нарезки выполнены длиной меньше шага нарезки. 2. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что значение минимальной глубины канала нарезки каждого последующего участка с переменной глубиной канала нарезки выбрано в направлении выходного конца червяка меньшим значения минимальной глубины канала каждого предыдущего участка с переменной глубиной канала нарезки.