Экструдер-смеситель для полимерных материалов Советский патент 1985 года по МПК B29C47/64 B29B7/42 B29K105/06 

Изобретение относится к конструкциям экструдеров-смесителей для интенсивного перемешивания расплавов Полимеров и может быть использовано для получения окрашенных в массе синтетических нитей в химической промышленности. Цель изобретения - повышение производительности экструдера-смесителя путем интенсификации переметивания благодаря рециркуляции расплава и дополнительного смешения на динамическом смесителе в полости шнека без увеличения длины экструдера-смесителя, при этом обеспечивается усреднение вязкости расплава и рас-, пределение температуры его частиц. На чертеже изображен предлагаемый экструдер-смеситель, осевое сече ние. Экструдер-смеситель содержит гиль зу 1, охваченную нагревателями любой известной конструкции (на чертеже не показаны). В полости гильзы -1 раз мещен шнек 2, связанный с приводом вращения (на чертеже не показан). Шнек 2 образует с гильзой 1 рабочую Q и выходную S зоны и имеет винтовую нарезку с участками 3 и 4. Средство для рециркуляции расплава выполнено в виде осевого канала 5 в теле шнека 2, в котором установлен месильный элемент 6, вьшолненньш в виде стержня с развитой боковой поверхностью, например в виде призмы, преимущественно шестигранной. Ме сильный элемент 6 неподвижно закреплен на очередном фланце 7 гильзы 1 экструдера, а в теле месильного элемента 6 выполнен продольный канал 8, который соединяет выходное отверстие 9 экструдера со свободным торцом месильного элемента 6 - призмы.- Между участком винтовой нарезки, имеющей направление, противоположное направлению винтовой нарезки участка 4, размещен участок 10, на котором расположен вход осевого канала 5 вьтолненный в виде радиальных каналов 11, а выход осевого каналта 5 раз мещен на конце шнека 2. Участок 10 должен быть вьтолнен в виде призмы, при этом радиальные каналы 11 заканчиваются на ее гранях. Длина осевого канала 5 в шнеке 2, а значит и длина месильного элемента 6 (призмы) должна быть большей расстояния от радиал ных каналов 11 до переднего торца шн ка 2, т.е. распространяться на всю длину шнека 2, т.е. торцы месильного элемента 6 и осевого канала 5 расположены на участке рабочей зоны а экструдера. В продольном канапе 8 месильного элемента 6 могут быть расположены статические смесители 12 любой известной конструкции. Таким образом, шнек 2 включает две части, .одна из них с месильным элементом 6, т.е. призмой, размещена в осевом канале 5 другой части - самого шнека 2. Экструдер-смеситель работает следуюшзим образом. В процессе работы расплав полимера, транспортируемый, винтовой нарезкой участка 4 вращающегося шнека 2, в рабочем зазоре экструдера вдоль гильзы 1 попадает в зону участка 10, где винтовая нарезка одного направления переходит в винтовую нарезку другого направления. На этом участке 10 расплав устремляется через радиальные каналы 11 в осевой канал 5 в теле шнека 2. Попав в зазор между внутренней поверхностью шнека 2 и месильным элементом 6 - призмой, поток разделяется на две части, устремляющиеся вдоль зазора в противоположные стороны. Одна часть представляет поток рециркуляции, движушдйся вдоль зазора к переднему концу шнека 2, захватывается винтовой нарезкой участка 3 обратного направления и перемещается ими вдоль рабочего зазора в зону участка 10 перехода винтовой нарезки одного направления к винтовой нарезки другого направления. Б этой зоне рециркулирующий поток встречается с потоком расплава, подаваемым витками основной части шнека 2, и, смешиваясь, с ним, устремляется в радиальные каналы 11. Одновременно другая часть потока движется вдоль зазора между внутренней поверхностью шнека 2 и месильным элементом 6 противоположно рециркулирующему потоку. При этом расплав в зазоре подвергается интенсивному перемешиванию и. приходит к свободному концу месильного элемента призмы 6, Далее расплав попадает в продольный канал 8 и выходит из него через выходное отверстие 9 экструдера. Таким образом, расплав полимера перемешивается прежде всего при транспортировании витками винтовой нарезки участков 3 и 4 (как прямыми так и обратными), поскольку любой экструдер вообще является хорошим смесителем. Кроме этого, перемешивание расплава резко усиливается потоком рециркуляции из за многократного разделения и слияния потока расплава при прохождении рециркулирующим потоком более длинного пути, чем прямой поток. Наличи участка 10 в зоне изменения направления винтовой нарезки обеспечивает интенсивное перемешивание прямого и рециркулирующего потоков в зоне их слияния. Месильный элемент 6, находяпщйся в осевом канале 5 шнека 2, обеспечивает перемешивание ре циркулируюш;его потока и прямого пот ка, движущегося к выходному отверстию 9. Целесообразно, чтобы длина осевого канала 5 в теле шнека 2, а значит и длина месильного элемента 6, т.е. призмы, размещенной в не превьппала расстояние от радиальных каналов 11 до торца шнека 2. Это по волит рационально использовать всю длину шнека 2, разместив в нем месильный элемент 6, образующий обшир ную рабочую зону, что обеспечивает повьшгение степени гомогенизации расплава. Кроме этого, установка в продольном канале 8, соединяющем торец месильного элемента 6 (призмы и выходное отверстие 9 экструдера, статического смесителя 12 позволит избежать расслоения потока полимера на пристеночную и сердцевинную зоны при движении, его в данном канале. При этом мес1тьный элемент, а значит и осевой канал в нем должны иметь большую длину. Увеличение производительности без заметного увеличения габаритов экструдера, т.е. увеличения длины и диаметра гильзы, достигается тем, что одна половина смесителя размещена в осевом канале другой его половины. В предлагаемом экструдере-смесителе расплав, кроме рециркуляции, подвергается интенсивному перемешиванию на динамическом смесителе, который. образован поверхностью осевого канала 5 в шнеке 2 и месильным элементом 6, закрепленным на переднем фланце 7 экструдера. Поскольку, шнек 2 вращается, а месильный элемент 6 неподвижен, между ними образуется рабочая зона динамического смесителя. При этом динамический смеситель не требует дополнительного привода, поскольку использует вращение самого шкека 2. Так как динамический смеситеяь полностью размещен в осевом канале 5 шнека 2, то длина экструдера не увеличивается. Уменьшение длины экструдера сокращает число нагревательных элементов, а значит обеспечивает снижение удельных затрат энергии .

ЭКСТРУДЕР-СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ по авт. св. № 757339, отличающийся тем, что, с целью повышения, производительности экструдера-смесителя, он снабжен закрепленным .на переднем срланце гильзы экструдера месильным элементом, размещенным в осевом кана ле шнека: и выполненным с продольным каналом, сообщакшщм .торец месильйого элемента с выходным отверстием экструдера, причем торцы месильного элемента и осевого канала расположены на участке рабочей зоны экструдера.