Червячный экструдер для переработки термопластов Советский патент 1992 года по МПК B29C47/50 

Изобретение относится к оборудованию для переработки пластмасс и может быть использовано для производства экструзионных изделий из пластмасс, в частности из их отходов.

Известен червячный экструдер для пластмасс, содержащий материальный цилиндр с отверстиями для загрузки сырья и выдачи экструдата, дна соос- но установленных червяка с независимо регулируемьми приводами, причем один из червяков, на котором расположена зона питания, имеет большой диаметр и крупный шаг, а другой червяк, на котором расположены зоны плавления и дозирования,- меньший диаметр и более мелкий шаг.

Недостатками этого экструдерз являются сложность конструкции и низкая производительность, обусловленная невозможностью использования высоких скоростей вращения червяков,

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является червячный экструдер, содержащий материальный цилиндр с загрузочным бункером и выгрузочным отверстием, с соосно установленными внутри него расплавляющим и дозирующим червяками с индивидуальными приводами, причем расплавляющий червяк смонтирован со стороны загрузочного бункера, а

Јь СП СП

00

J

зирующий - со стороны выгрузочного отверстия, при этом червяки установлены с образованием зазора между входной частью дозирующего червяка и выходной частью расплавляющего червяка.

Недостатками указанного экструде- ра являются сложность конструкции, узкие технологические возможности и ограниченность производительности.

Цель изобретения - повышение производительности, упрощение конструкции и расширение технологических возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что червяки выполнены с одинаковыми диаметрами, входная часть дозирующего червяка и вькодная часть расплавляющего червяка выполнены с плоскими торцами, причем длина расплавляющего червяка выбрана 1/2- 2/3,5 суммарной длины обоих червяков а забор - 1/28-1/32 диаметра червяко причем глубина винтового канала за- ходной части дозирующего червяка выбрана 1,1-1,5 глубины канала выходной части расплавляющего червяка. I

На фиг. 1 изображен червячньй экструдер для переработки термопластов; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1 Червячньй экструдер для переработки термопластов содержит материаль ный цилиндр 1 с загрузочным бунке|ром 2 и выгрузочным отверстием 3.

Внутри материального цилиндра 1 со- осно установлены расплавляющий 4 и дозируюдий 5 червяки, выполненные с одинаковыми диаметрами. Причем расплавляющий червяк 4 смонтирован со стороны загрузочного бункера и при водится электродвигателем 6 через ременную передачу 7 и редуктор 8, а дозирующий червяк 5 смонтирован со стороны выгрузочного отверстия 3 и приводится электродвигателем 9 через ременную передачу 10 и редуктор 11. Входная часть 12 дозирующего червяка 5 и выходная часть 13 расплавляющего червяка 4 выполнены с плоскими торцами с зазором между ними, причем длина расплавляющего червяка 4 выбрана 1/2-2/3,5 суммарной длины обоих червяков, а зазор между торцами червяков - 1/28-1/32 диаметра червяков. К тому же глубина винтового канала входной части 12 дозирующего червяка 5 выбрана

to

15

20

25

455534

1,1-1,5 глубины канала выходной

части 13 расплавляющего червяка 4.

Червячньй экструдер работает следующим образом.

Исходное сырье в виде гранул, крошки, агломерата и т.д. подают в загрузочный бункер 2, откуда оно самотеком поступает в материальный цилиндр 1, где его захватывает расплавляющий червяк 4 и перемещает вдоль материального цилиндра 1, В зоне действия расплавляющего червяка 4 исходное сырье расплавляется и передается на дозирующий червяк 5, при этом большая часть материала проходит между червяками 4 и 5. В зоне действия дозирующего червяка 5 материал сжимается, перемешивается и выдается через выгрузочное отверстие 3. Имеющиеся на конце дозирующего червяка 5 обратные витки обеспечивают полную выдачу материала через выгрузочное отверстие 3.

Выполнение обоих червяков с одинаковыми диаметрами, позволяет отказаться от конического участка, что упрощает конструкцию, и ликвидирует какие-либо ограничения в скоростях вращения того или иного червяка и их соотношениях и позволяет повысить производительность экстру- дера в целом. Тем самым обеспечивается и расширение технологических возможностей экструдера, поскольку

35 снятие ограничений позволяет простым варьированием соотношения скоростей перенастраивать экструдер на переработку того или иного полимера. Так, например, при переработке полиэтилена скорости вращения червяков 4 и 5 поддерживают одинаковыми; при переработке полиамида, ПЭТФ и других низковязких полимеров скорость червяка 5 уменьшают (отпадает необ45 ходимость установки червяка с менее глубоким каналом); при переработке отходов термопластов, требующих дегазации, скорость червяка 5 устанавливают выше, чем скорость вращения

50 червяка 4, в сочетании с небольшим (в 1,1-1,5 раза) увеличением глубины винтового канала на входной части червяка 5 по сравнению с глубиной канала на выходе червяка 4, что рез55 ко усиливает эффект создания перепада давлений и дегазации. Увеличение глубины канала меньше чем в 1,1 раза не дает ожидаемого эффекта, а более

30

40

51

чем в 1,5 раза - не повышает эффек- та создания перепада давлений. Перечисленные возможности реализуются при предложенном интервале соотноше- ний длин червяков; если длина червяка 5, приводимого со стороны загрузки сырья, больше, чем 2/3,5 суммарной длины L червяков 5 и 4, то зона дозирования окажется слишком корот- кой, и при переработке низковязких материалов потребуется слишком большое уменьшение скорости вращения червяка 5, что приведет к падению производительности экструдера. Если длина червяка 4, приводимого со стороны загрузки, меньше, чем 1/2 суммарной длины L червяков, то создадут трудности при переработке термочувствительных полимеров, например, ПВХ, поскольку при слишком длинном червяке, приводимом со стороны выгрузки экструдата (более 1/2 суммарной длины червяков) скорость его вращения приходится увеличивать до таких уровней, при которых начинается деструкция материала вследствие тепловыделения, обусловленного вязким течением полимера. Поэтом предложенный интервал соотношений длин червяков является оптимальным.

Выполнение червяков с плоскими торцами, обращенными один к другому и расположенными с зазором 1/28-1/32 диаметра червяка, также способствует расширению технологических возможностей материала. В таком зазоре при попадании туда материала развиваются значительные сдвиговые усилия аналогичные имеющим место в дисковом экструдере, способствующие интенсификации перемешивания материала и позволяющие получать высококачественные наполненные композиции. При зазоре меньшем 1/28 диаметра червяка, материал туда практически не попадает, а при зазоре большем 1/32 диаметра червяка сдвиговое воздействие оказывается незначительным.

I

В табл. 1 приведены технические характеристики известного и предлагаемого экструдеров, а также насыпная плотность гранулята из отходов полиэтилена.

R табл. 2 сопоставляются технологические возможности известных и предлагаемого экструдеров по введению минеральных наполнителей (мел) в. полиэтилен низкого давления при подаче наполнителя в бункер экстру- деЈа.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что предлагаемый экструдер отличается от известных более простой конструкцией, поскольку в нем унифицированы размеры основных рабочих органов, меньше деталей, конический участок цилиндра отсутствует, повышенной (на 30-35%) произво

дительностью и расширенными технологическими возможностями: переработ- (Кой полимеров с высоковязкими инизко- I вязкими расплавами без замены червяков )и получением наполненных композиций ,с качеством, мало уступающим полу- |чаемому на двухчервячном экструдере. Формула изобретения

Червячный экструдер для переработки термопластов, содержащий материальный цилиндр с загрузочным бункером и выгрузочным отверстием, с соосно установленными ркутри него расплавляющим ч и дозирующим червяками с индивидуальными приводами, причем расплавляющий червяк смонтирован со стороны загрузочного бункера, а дозирующий - со стороны выгрузочного отверстия, при этом червяки установлены с образованием зазора между входной частью дозирующего червяка и выходной частью расплавляющего червяка, отличающийся тем, что , с целью повышения производительности, упрощения конструкции и расширения технологических возможностей, червяки выполнены с одинаковыми диаметрами, входная часть дозирующего червяка и выходная часть расплавляющего червяка выполнены с плоскими торца- чи, причем длина расплавляющего червяка выбрана 1/2-2/3,5 су марной длины обоих червяков, а зазор 1/28-1/32 диаметра червяков, причем глубина винтового канала входной части дозирующего червяка выбрана 1,1-1,5 глубины канала выходной части расплавляющего червяка.

Таблица 1

Использование: производство экструзионных изделий, в частности, из отходов термопластов в/червячных экструдерах повышенной производительности и упрощенной конструкции. Сущность: червяки выполнены с одинаковыми диаметрами. Входная часть дозирующего и выходная часть расплавляющего, червяков выполнены с плоскими торцами. Длина расплавляющего червяка выбрана 1/2-2/3,5 суммарной длины обоих червяков. Зазор между торцами червяков выбран 1/28-1/32 диаметра червяков. Глубина винтового канала входной части дозирующего червяка выбрана 1,1-1,5 Глубины канала выходной части расплавляющего червяка. 2 ил., 2 табл.

Характ еристика

Количество секций, составляющих цилиндр:

цилиндрических2

конических1

Отношение суммарной

длины к диаметру30

Максимальная производительность, кг/ч, при переработке:

полиэтилена ВЛ200

полиэтилентерефталата

полистирола ударопрочного210

Насыпная плотность гранулята при переработке

отходов ПЭВД с влажностью

1,5%, г/см3

0,3

Количество вводимого наполнителя, %

Содержание мела в конечном продукте, %

Коэффициент вариации содержания наполнителя за 25 проб в пределах партии 100 кг, %

Показатели для экструдера известного I предлагаемого

30

270 350

290

0,330,45

Таблица 2

30

30

30

23,6 28,9

28,0

16,4

3,3

3,5

ffl tf

rta/nep&ff

XsJ /

A-A

Фиг. 2