Червячная машина для переработки полимерных материалов Советский патент 1985 года по МПК B29C47/38 B29K101/00 

Изобретение относится к оборудованию для переработки полимерных материалов, предназначенному для разогрева, гомогенизации, пластикации и приготовления полимерных композиций, и может быть использовано в химической промышленности, в машиностроении. Известна червячная машина для переработки полимерных материалов, содержаш,ая корпус, в котором с возможностью вращения установлен шнек с сердечником и размещенным на нем по винтовой линии гребнем 1. Однако данная машина не обеспечивает достаточно интенсивного перемешивания и гомогенизации ввиду слабо выраженных внутреннего и внешнего перемешивающих эффектов, создающихся в межвитковом пространстве и в зазоре между гребнями и стенкой корпуса. Наиболее близким к изобретению по технической сущ«ости и достигаемому результату является червячная машина для переработки полимерных материалов, содержащая корпус, в котором с возможностью вращения установлен щнек с сердечником и размещенным на нем по винтовой линии гребнем с прямоугольным поперечным сечением 2. Недостаток известной червячной мащины состоит в том, что она не обеспечивает достаточно высокой интенсификации процесса переработки и высокого качества продукта ввиду отсутствия многочисленных разнонаправленных потоков материала в межвитковом пространстве и в зазоре между гребнями шнека и стенкой корпуса машины. Цель изобретения - повышение производительности и качества продукции за счет увеличения интенсивности перемешивания расплава полимера. Поставленная цель достигается тем, что в червячной машине для переработки полимерных материалов, содержащей корпус, в котором с возможностью вращения установлен шнек с сердечником и размещенным на нем по винтовой линии гребнем С прямоугольным поперечным сечением, гребень скручен относительно его продольной- оси посредством поворота в пределах каждого щага винтовой линии поперечного сечения гребня от одной стороны до противолежащей. За счет выполнения гребней скрученными вдоль его продольной оси углы наклона всех поверхностей гребнней к оси шнека и стенке корпуса изменяются непрерывно вдоль винтовой линии в пределах каждого шага. Причем углы наклона каждои элементарной площадки на поверхностях гребней к оси щнека и к стенке корпуса непрерывно изменяются в процессе вращения шнека. Все это приводит к возникновению многочисленных разнонаправленных и непрерывно изменяющих свое направление потоков материала а межвитковом пространстве в зазорабс между гребнями и стенкой корпуса (внешний . перемащивающий эффект). Кроме того, в сечениях, перпендикулярных оси вращения шнека, образуются два расположенных диаметрально противоположно серповидных зазора между гребнями и стенкой корпуса, за счет чего создаются дополнительные напряжения сдвига (внутренний перемешивающий эффект). Образование серповидных зазоров обусловлено тем, что прямоугольный профиль гребней располагается под различными углами к оси вращения шнека и стенке корпуса вдоль винтовой линии в сечениях, проходящих через ось вращения шнека. При вращении шнека положение серповидных зазоров относительно оси вращения шнека и стенки корпуса непрерывно изменяется, что также способствует лучшему перемешиванию материала. Создание ярко выраженного внешнего перемешивающего эффекта и дополнительного эффекта сдвигд способствует более быстрому и равномерному распределению ингредиентов во всей смешиваемой массе и, в конечном итоге, приводит к интенсификации процесса переработки и улучшению качества продукха. На фиг. 1 схематически изображен корпус червячной машины с установленным в нем шнеком; на фиг. 2 - положение шнека через 0,5 его оборота по сравнению с положением, показанным на фиг. 1; на фиг. 3 и 4 - виток шнека, вид А на фиг. 1 и 2 соответственно; на фиг. 5 - виток гребня шнека; на-фиг. 6-14 - сечения Б-Б, В-В, Г-Г, Д-Д, Е-Е, Ж-Ж, И-И, и К-К на фиг. 3, проходящие через ось вращения шнека при обходе его по часовой стрелке через 0°, и 360°, 45°, 90°, 135°, 180°, 225°, 270°, 315° соответственно; на фиг. 15-23 - то же, на фиг. 4. Червячная машина состоит из корпуса 1, в котором установлен шнек 2, снабженный приводом его вращения (не показан). Гребень 3 шнека 2 смонтирован по винтовой линии на сердечнике 4 шнека 2. Гребень 3 имеет в поперечном сечении прямоугольную форму, т.е. в сечениях, проходящих через ось вращения шнека 2, выполнен например, в форме прямоугольика со сторонами а. в. с d ( , . Углы наклона поверхностей а,. в, с и d к оси щнека 2 и стенке корпуса 1 в разных сечениях (например, Б-Б, В-В, Г-Г, Д-Д, Е-Е, Ж-Ж, И-И, К-К), пррходящих через ось вращения щнека 2 различны, т.е. непрерывно изменяются вдоль продольной оси гребней 3. Причем в конце каждого п-го витка противоположные стороны прямоугольника меняются местами (сторона а со стороной с, сторона в со стороно.й d) по сравнению с началом В1;1тка (сечение Б-Б на фиг. 6 и Б-Б на фиг. 14). Таким же образом меняются местами стороны прямоугольника в любом из указанных сечений при обходе витков шнека 2 через 360° (сечение Ж-Ж.на фиг. 11 и В-В на фиг. 16). Расположение сторон а,в, с, d в сечениях, проходящих через ось вращения щнека 2, в начале каждого п-го витка соответствует их расположению в конце предыдущего П-1-ГО витка (сечение Б-Б на фиг. 6 и сечение Е-Е на фиг. 9 и повторяется в любом из указанных сечений через 720° при обходе витков шнека 2, например, по часовой стрелке. При обходе каждого п-го витка гребней 3 от О до 180° высота прямоугольника .(стороны-в, d) становится его шириной, а ширина прямоугольника (стороны а, с) становится его высотой (фиг. 6 и 10). Ввиду расположения прямоугольного профиля гребней 3 щнека 2 под различными углами к оси вращения шнека и стенке корпуса 1 вдоль винтовой линии в сечении, проходящем через ось вращения щнека, образуются два расположенных диаметрально противоположио серповидных зазора между гребнями 3 и стенкой корпуса 1. Разность высот этих зазоров равна разности сторон прямоугольника. В случае выполнения гребней 3 щнека 2 в сечениях, прохо 7УТ71Г/7У/ / / / / /

п-го Sum на и начало но не ц п / 8игл на n-tf-го

Начало п-го ёитна. и

Фиг. 2 дящих через ось вращения шнека, в форме квадрата. () образуются два одинаковых по высоте серповидных зазора. Червячназ машина работает следующим образом). Загружаемый материал (место загрузки не показано) попадает на- поверхность сердечника 4, вращающегося вокруг оси шнека 2, и гребнями 3 его нарезки продвигается вперед корпуса 1. При этом происходит уплотнение и непрерывное деформирование ма.териала, сопровождаемое премещением его на выход из корпуса 1. В процессе вращения шнека 2 непрерывно изменяются углы наклона каждой элементарной площадки фиг. 6, 15, 16) на поверхностях гребней 3 к оси щнека 2 и стенке корпуса 1, что приводит к возникновению многочисленных разнонаправленных и непрерывно изменяющих свое направление потоков материала в межвитковом пространстве и зазоре между гребнями 3 шнека 2 и стенкой корпуса 1. При вращении шнека 2 также непрерывно изменяется положение серповидных зазоров относительно оси вращения шнека 2 и стенки корпуса 1 (фиг. 3 и 4). Наряду с вышеуказанным движением материал совершает преимущественное поступательное перемещение от места загрузки к выходу из корпуса, перерабатывается и приобретает необходимые свойства, после чего его выгружают и направляют на дальнейщую переработку. 7 / / / / / / /

X

ЧЕРВЯЧНАЯ МАШИНА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ, МАТЕРИАЛОВ, содержащая корпус, в котором с возможностью врашения установлен шнек с сердечником, и размешенным на нем по винтовой линии гребнем с прямоугольным поперечным сечением, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности и качества продукции за счет, увеличения интенсивности перемешивания расплава полимера, гребень скручен относительно его Продольной оси посредством поворота в пределах каждого шага винтовой линии поперечного сечения гребня от одной стороны до противолежашей. Начало п-го 8 и т на

6-5(0)

B-B(45l . 5

r-rfgo) / . д-Д//jr; Фиг.9 Н-Н(3}5) Hi4l270l i,-.-,r-t- - РЧЧ ГУ Фиг. 15 Фиг. ГЖ-)((225) фиг.И 0 ) Фиг. /4 Г (30) фиг. 17 д-дГш-;e-eddQ} ./ Фиг. 18 (270) к-к(т )

Фиг. 21

Фиг. 19

Фиг. 20

Фиг. 22

Фиг. 23 -(225) 6-6(360)