Изобретение относится к шнековым устройствам для переработки полимерных материалов и может быть применено для получения смеси полимеров и смол в химической промышленности.
Цель изобретения - повышение качества готового продукта при получении смесей с тугоплавкими компонентами.
На чертеже показано предлагаемое устройство, продольный разрез.
Устройство для получения полимерной смеси содержит цилиндрический корпус 1 с окном 2 загрузки, наружный полый шнек 3 с винтовой нарезкой и полостью 4, окно 5 выгрузки, внутренний шнек 6 с винтовой нарезкой, обратной направлению нарезки наружного шнека 3, проходные отверстия 7 и 8, выполненные в теле наружного шнека 3 между его гребнями винтовой нарезки.
Устройство в зависимости от стадии получения полимерной смеси условно разделено на пять зон: А, Б, В, Г, Д.
Длина зоны предварительного плавления (А) равна (2,5-5) D, (где D -- диаметр вала наружного шнека 3).
В зоне «Б отвода расплавленной смеси в канале внутреннего шнека 6 выполнены проходные отверстия 7 для сообпхения каналов наружного и внутреннего 6 шнеков, оси которых составляют тупой угол а с продольной осью наружного шнека 3. Причем проходные отверстия 7 по длине зоны расположены таким образом, чтобы поверхность отвода соответствовала количеству расплавленной смеси. В зоне Б вал наружного шнека 3 выполнен конически расширяюидим- ся в направлении окна 5 выгрузки, а вал внутреннего шнека 6 - конически сужающимся, причем отношение диаметров конца вала к началу для наружного шнека равно 1,2-2, а для внутреннего - 0,4-0,7. Длина зоны Б отвода расплавленной смеси в канал внутреннего шнека б равна (2,5-5)D.
Длина зоны В плавления тугоплавких полимеров составляет (2,5-3) D. В этой зоне валы наружного 3 и внутреннего 6 шнеков выполнены цилиндрическими.
В зоне Г вывода расплавленной смеси в канал наружного шнека выполнены проходные отверстия 8, расположение которых начинается на расстоянии (0,5-1)D от начала этой зоны. Оси проходных отверстий 8 составляют острый угол р с продольной осью потока расплавленной смеси и наружного DJHeKa 3. Длина зопы Г вывода расплавленной смеси в канал наружного шнека 3 равна (1-3)D. Вал наружного а1:нека 3 в этой зоне выполнен конически сужающимся в направлении окна 5, а вал внутреннего - конически расширяюшимся, причем отношение диаметров конца вала к началу для наружного шнека 3 0,4-0,7, а для внутреннего шнека 6 - 1,5-3.
Устройство также содержит зону Д пере- меш,ения и гомогенизации с длиной (2-4)D.
Наружный шнек 3 снабжен приводом вращения (не показан), а внутренний шнек 6 соединен с приводом вращения в направлении, противоположном направлению вра- ш,ения наружного шнека 3.
Устройство работает следующим образом.
Полимерная смесь поступает через окно 2 загрузки на переработку, проходя зону А предварительного плавления. Легкоплавкие компоненты частично плавятся и полурасплавленная смесь поступает в зону Б отвода расплавленной смеси в канал внутреннего шнека 6.
В канале наружного шнека 3 происходит дальнейшее плавление с одновременным отводом расплавленной смеси в канал внутреннего шнека 6 через проходные отверстия 7.
Расплавленная смесь транспортируется внутренним шнеком 6 в зону Г вывода рас- 0 плавленной смеси в канал наружного шнека 3. Расплавленная смесь через проходные отверстия 8 выводится в канал наружного шнека 3.
Тугоплавкие полимеры, проходя через зону В плавления тугоплавких полимеров, в канале наружного шнека 3 подвергаются интенсивному перетиру и плавятся. Далее они поступают в зону Г вывода расплавленной смеси в канал наружного шнека 3, где происходит частичная гомогенизация расплавленной смеси.
Окончательное перемешивание и гомогенизация происходят в зоне Д в канале наружного шнека 3.
Температурное распределение в зонах .4, Б, В соответствует температурам плавле- ния отдельных компонентов смеси, причем температурные зоны расположены по мере увеличения температур плавления в направлении перемеш,ения материала.
Вращение внутреннего шнека б в направлении, обратном направлению вращения 0 наружного шнека 3, и использование конструкции проходных отверстий 7 и 8 и валов внутреннего б и наружного 3 щнеков способствуют полному отделению расплавленной смеси от твердой массы по всей длине зоны Б отвода расплавленной смеси в канал 5 внутреннего шнека б, что является необходимым условием максимального использования тепла трения при плавлении твердых полимеров в целях повышения качества готового продукта и уменьщения удельного расхода мощности.
Проведение процесса плавления именно на наружном щнеке 3, характеризующемся большими габаритами, чем внутренний, также способствует повышению качества полу- 5 чаемого продукта и уменьшению удельного расхода мошности.
Данное устройство исключает рециркуляцию.
В зоне Б отвода расплавленной смеси вал наружного шнека 3 выполнен конически расширяющимся (с целью достижения степени сжатия - компрессии для интенсивного плавления с учетом отвода объема расплава легкоплавкого компонента), а вал внутреннего шнека 6 - конически сужаюшим- ся (с целью обеспечения транспортировки дополнительного объема вводимого расплава и уменьшения противодавления).
В зоне 7 вывода расплавленной смеси вал внутреннего шнека 6 выполнен конически расширяющимся (с целью окончательного плавления полимерной смеси и создания давления для вывода расплава), а вал наружного шнека 3 - конически сужающимся (для обеспечения транспортировки и увеличения свободного объема для дополнительного количества вводимого расплава.
Тупой и острый углы осей проходных отверстий с осью шнека соответственно в зоне вывода и .ввода расплава выполнены с целью уменьшения сопротивления потоку, плавности течения и ликвидации пульсаций и выбираются в зависимости от конфигурации шнеков с целью минимизации сопротивления при движении расплава от начала к периферии шнека.
Винтовые нарезки и направления вращения наружного и внутреннего шнеков противоположны друг другу, вследствие чего значительно увеличивается значение градиента скорости сдвига (до 2-3 раз) по сравнению с известными устройствами, что приводит к интенсификации процессов плавления и смешения.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществлять качественное ступенчатое плавление полимерных композиций, имеющих в своем составе легкоплавкие и тугоплавкие компоненты, и обеспечить их окончательное смешение у выхода.
Устройство просто в изготовлении, компактно, не громоздко. Проходные отверстия 7 и 8 работают без дополнительных приспособлений для количественного регулиБазовое
45
Предлагаемое
45
рования поступающего материала. Так как устройство работает без плавления твердой фазы в канале внутреннего шнека 6, то отпадает необходимость установления специ- альных пластин и приспособлений для отделения и продавливания твердой фазы через отверстия.
Конкретный пример работы предлагаемого устройства и его эффективность по сравнению с базовым объектом-двухшнеко- вым смесителем.
Смесь состава, мас.%: сополимер этилена с винилацетатом (ЭВА) 20; канифоль 40 парафин 40, подвергалась переработке на базовом и предлагаемом устройствах.
Характеристики устройства приведены в табл. 1.
Сравнительная табл. 2 технологических параметров наглядно показывает преимущества предлагаемой системы.
Переработка указанной смеси на предлагаемом устройстве производится с отводом легкоплавких компонентов в канал внутреннего шнека 6. Зону Б отвода расплавленной смеси в канал внутреннего щнека 6 можно разделить на две части. Длина первой части
равна (2-3,5)D (D -диаметр вала наружного шнека 3), из нее отводится около 60% парафина и 30% канифоли от начальной загрузки. Из второй зоны, длина которой (0,5 I,5)D, отводится около 35% парафина и 60% канифоли.
В конце устройства идет выгрузка. Остальная смесь выгружаемая из устройства, содержит 5% парафина; 10% канифоли и 100% сополимера ЭВА (проценты даны в отношении к исходной смеси).
Отвод легкоплавких компонентов по длине устройства позволяет проводить плавление за счет тепла трения при повышенных числах оборотов и, несмотря на уменьшение времени пребывания смеси в устройстве, процент непроплавленной смеси резко сокращается. Смесь получается более светлого тона.
Таблица 1
14
45
14
60
Масса темно- коричневого цвета с непроплавленными частицами
Гомогенная масса светло- коричневого цвета
Таблица 2
3 - 3,5
- 11
1 - 1.2
1 - 3
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Устройство для подготовки смеси в машине для формования химических нитей | 1989 |
|
SU1750953A1 |
Способ получения клея-расплава | 1977 |
|
SU732349A1 |
Устройство для регулирования газового обмена в литейной форме | 1982 |
|
SU1084112A1 |
Установка для получения резино-полиолефиновых композиций | 2022 |
|
RU2798335C1 |
СИСТЕМА ЛОКАЛИЗАЦИИ И ОХЛАЖДЕНИЯ РАСПЛАВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА ВОДОВОДЯНОГО ТИПА | 2014 |
|
RU2575878C1 |
СИСТЕМА ЛОКАЛИЗАЦИИ И ОХЛАЖДЕНИЯ РАСПЛАВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА ВОДОВОДЯНОГО ТИПА | 2014 |
|
RU2576517C1 |
ШНЕКОВЫЙ ПРЕСС ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НЕПРЕРЫВНЫХ | 1971 |
|
SU306612A1 |
СИСТЕМА ЛОКАЛИЗАЦИИ И ОХЛАЖДЕНИЯ РАСПЛАВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА ВОДОВОДЯНОГО ТИПА | 2014 |
|
RU2576516C1 |
ДВУХШНЕКОВЫЙ ЭКСТРУДЕР | 2012 |
|
RU2501501C1 |
Устройство для непрерывной экструзии и выдувания тонких пленок пластичного материала | 1985 |
|
SU1500147A3 |
УСТРОЙСТВО ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ АТМОСФЕРЫ | 2002 |
|
RU2226269C2 |
Солесос | 1922 |
|
SU29A1 |
ПРИБОР ДЛЯ ЗАПИСИ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЗВУКОВ | 1923 |
|
SU1974A1 |
ШНЕКОВЫЙ ПРЕСС ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НЕПРЕРЫВНЫХ | 0 |
|
SU306612A1 |
Солесос | 1922 |
|
SU29A1 |
Авторы
Даты
1986-06-15—Публикация
1984-11-13—Подача