Червячный экструдер для переработки полимерных материалов Советский патент 1979 года по МПК B29F3/02 

Изобретение касается оборудования для переработки полимерных материалов, в частности конструкции червя«шых экструдеров.

Известен червячный экструдер для переработки полимерных материалов, содержащий корпус и установленный в нем с возможностью вращения червяк, имеющий винтовую нарезку с постоянным шагом и профилем и ребра жесткости, одно из которых имеет постоянный профиль по всей длине, а другое - постояино возрастающий профиль, прн этом в ребрах выполнены канавки 1.

Недостаток зкструдера - невысокие; производительность и качество зкструдера.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому зкструдеру является чбрвячкът зкструдер для переработки полимерных материалов, содержащий цилиндр н установленный в нем с зазором червяк с приводом вращения, разделенный по длине по меньшей мере на три последовательные зоны: подачи, пластикации и гомогенизации, причем зона пластикации выполнена с двумя винтовыми нарезками, образующими между собой

входной и выходной каналы с соответственно уменьшающимся и увеличивакнцимся в иаправлении перемещения материала проходным сечением (21.

Такой зкструдер также ие позволяет повыснть производительность.

Для повышения производительности зкструдера по меньшей мере одна виитовая нарезка в зоне пластикации вьшолнека с проходами,

соедаияющими входиой и выходной каналы между собой, причем площадь поперечного сечения проходов составляет 20% площади поперечного сечшия нарезки, а щнрииа каждого прохода составляет 1% диаметра червяка.

Проходы могут быть выполнены в виде прорезей, параллельных продольной оси червяка, причем глубина лрорезей может быть равна высоте нарезки или меньще высоты нарезки; а щирина - больще величины зазора между червяком и цилиндром.

Проходы могут быть выполиеиы в обецх нарезках, при зтом они могут быть выполнены в виде сквозных отверстий или прорезей, наклоненных к продольной оси червяка.

На фиг. 1 изображен предложенный экструдер в разрезе, общий вид; на фиг. 2 и 3 проходы винтовой нарезки, выполненные в виде прорезей, параллельных продольной оси червяка (фиг. 2), или наклоненных к продольной оси червяка (фиг. 3); на фиг. 4 то же, в виде сквозных отверстий.

Червячный зкструдер содержит цилиндр 1 с загрузочиым бункером 2 и червяк 3, входной конец которого снабжен шлицами 4, соединяющими его с приводом вращения (на чертежах не показан). Начиная с входного конца, червяк делится на несколько зону А 1юдачи, входной конец которой отделен от привода уплотнениями 5, зону Б пластификации и зону В гомогенизации.

Между зоной А подачи и зоной Б пл стификации размещается промежуточная зона Г, назьшаемая переходной зоной.

В зоне А подачи червяк имеет две параллельные винтовые нарезки 6 и 7. Зоиа А находится под бункером 2 и предназначается для подачи гранул полимерного матер 1ала в цилиндр 1 посредством его сжатия до заданного давления и сообщения массе материала усилия обеспечивающего ее перемещение в стороиу выхода. Для распределения гранул во входной части цилиндра 1 предусмотрена переходная зона Т, в которой находится одна из двух нарезок 6 и 7. 1Ь1аметр стержня червяка в зтой переходной зоне несколько большнй, чем в зоне подачи. Следовательно стержень имеет соединительную поверхность а между обеими зонами. Непосредственно за переходаой зоной Г следует зона пластикации, в которой червяк содержит две нарезки 8 и 9 постоянного, но различного щага. Нарезка 8 простирается в удлинении нарезки 7 с тем же шагом, а иарезка 9 имеет меньщий щаг. Она начинается на входной стороне нарезки 8 в начале зоны Б, постепенно расходится так, что в конце зоны пластшсащш она соединяется с выходной стороной той же нарезки, описав путь, содержащий на одан виток больше. На Нижнем конце нарезки 8 имеется выточка 10. Ее глубина немного меньше вы- соты нарезки. Нарезка 8 простирается по крайией мере на два полных витка. Ее входаая и выходная стороны имеют наклои относительно цилиндрической поверхности, которая ограничивает стержень червяка.

Шрезки 8 и 9 имеют одинаковый профиль, однако высота нарезки 9 может быть несколько больше или несколько меньше, чем высота нарезки 8. Зазор между нарезкой 9 и цилиндром будет меньше или больше, чем зазор между нарезкой 8 и ципинщюм.

Нарезка 8 снабжена большим количеством проходов 11, расположенных в радиалыюм направлении гребней витков нарезки к стержню червяка.

Проходы 11 параллельны продольной оси червяка 3, площадь их поперечного сечения составляет 20% от площади поперечного сечения нарезки, а ширина каждого прохода составляет 1% диаметра червяка.

Нарезка 8 ограничивает на входной стороне входной канал 12, а на выходной стороне - . канал .13. Входной канал имеет сечение, которое уменьшается до нуля в конце зоны Б пластикации, а выходной канал 13 имеет )шеличивающееся сечение.

Наличие щюходов, связьшающий выходную сторону нарезки с ее входной стороной в зоне пластикации, увеличивает производительность зкструдера не только в случае, если зти проходь вьшолиены в червяке с двумя нарезками постоянного, но различного шага, (см. фиг. 1), но также и в случае, если проходы вьшолнены между выходной и входной

сторонами нарезки 9 или в обеих нарезках 8 и 9. Если одна из нарезок 8 или 9 прерьшается на своем входном конце или на своем выходном конце до соединения с jspyгой нарезкой, то производительность увеличивается вследствие наличия проходов 11. Нет необходимости в том, чтобы шаг нарезки бьш различным, ни также в том, чтобы число нарезок отличалось на одну. Во всякой винтовой нарезке, перемещающей пластицированный материал к выходной стороне, в зоне пластикации наличие узких и многочисленных проходов, непосредственно соединяющих выходную и входную стороны нарезки, вызывает повышение производительноста при одновременном улучшении пластикации.

Проходы 11 мотут представлять собой не только радиальные прорези, параллельные продольной оси червяка, а могут быть вьшол№ны наклоненными к продольной оси червяка (фиг. 3) или в виде сквозных отверстий б в нарезке (см. фиг. 4). Предпочтительно, чтобы размеры прорезей бьши больше зазора между червяком и цилиндром, но их максимальные размеры ограничиваются размераюл гранул. Есян прорези радиальные,они могут располагаться по радиусу до уровня стержня червяка или же только до промежуточной глубины между стрежнем червяка и гребнем

витка . Необходимо, чтобы в зоне пласлосации каждая гранула пересекала предусмотренные прохода, т.е. прорези или зазор между червяком и цилиндром, что обеспечивает плавление вещества по крайней мере на

поверхности и уменьшение размера гранул. Работает экструдер следующим образом. Материал из бункера 2 поступает на червяк 3 и нарезками б и 7 из зоны А транспортируется через зоны пластикации 6 и гомогенизации В к выходу. Не полностью пластицированный материал, находящийся в зоне Б, противодействует этому перемещению в сторону выхода и препятствует созданию давления вдоль цилиндра экструдера.

Следовательно, для увеличения расхода материала целесообразно, чтобы нагрев и пластикация гранул происходили Ktk можно быстрее для того, чтобы уменьщить торможение в резельтате трения. Увеличение поверхности контакта вследствие наличия прорезей благоприятствует теплопередаче.

При работе червяка описываемой конструкции сравнительно высокое тепловьщеление происходит начиная от входа цилиндра, когда гранулы находятся в твердом состоянии и, следовательно, создают больщое сопротивление перемеидению. Это тепловыделение приводит к на1Т)еву металлических частей и именно стержня червяка, температура которого может достичь величины, превыщающей температуру размягчения полимерного материала, поэтому вследствие теплопроводности червяк будет нагреваться до зоны пластикации, где металл находится при температуре, превышающей среднюю температуру массы Б процессе пластикации. Многочисленные проходы, устроенные в винтовой нарезке, позволяют каждой частице пластического вещества оставаться в контакте или в непосредственной близости от поверхности червяка и нагреваться под его воздействием в течение большего промежутка времени, чем если бы одним из каналом являлся зазор между винтовой нарезкой и цилиндром.

При применении предложенного экструдера благодаря наличию проходов в нарезке червяка ускоряется пластикация материала, при этом сопротивление, коюрое материал оказьшает своему перемещен По в сторону выхода, уменьшается. Эффект выдавливания, создаваемый нарезками 6 и 7, обеспечивает более интенсивное течение массы, результатом чего является повышение производительности, а также снижение температуры, что позволяет еще больше увеличить скорость вращения червяка и, следовательно, производительность экструдера.

881126

Формула изобретения

1.Червячный зкструдер- для переработки полимерных материалов, содержащий цилиндр и установленный в нем с зазором червяк с

5 приводом вращения, разделенный по длине по меньшей мере на три последовательные зоны подачи, пластикации и гомогенизации, причем зона пластикации вьшолнена с двумя винтовыми нарезками, образующими между

1 собой входной и выходной каналы с соответственно уменьшающимся и увеличивающимся в нанравлении перемещения материала проходным сечением, отличающийся тем, что, с цепью повыщения производитвль1S ности экстрзгдера, по меньшей мере одна винтовая нарезка в зоне пластикации выполнена с проходами, соединяющими входной и выходной каналы между собой, причем площадь поперечного сечения проходов составляет 20%

20 площади поперечного сечения нарезки, а щирина каждого прохода - 1% диаметра червяка.

2.Экструдер по п. 1, отличающийс я тем, что проходы выполнены в виде прорезей, параллельных продольной оси червяка. 25 3, Экструдер по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ и и с я тем, что глубинапрорезей выполнена равной высоте нарезки.

4.Экструдер по пп. 1 и 2, о т л н ч а ющ и и с я тем, что глубина прорезей выпол30 йена меньшей высоты нарезки.

5.Экструдер по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ и и с я тем, что ширина прорезей выполнена большей величины зазора между червяком и цилиндром.

35 6. Экструдер по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что проходы выполнены в обеих нарезках.

7. Экструдер по п. I, о т л и ч а ю щ н йс я тем, что проходы выполнены в виде

40

сквозных отверстии.

8. Экструдер по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что проходы выполнены в виде прорезей, наклоненных к продольной оси червяка.

Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе

1.Патент Великобритании N 1359672, кл. В 5 А (В 29 F 3/02, 3/06), 10.07.74.

2.Патент ФРГ N 1207074, кл. 39 а 3/02, 1970. (прототип). П 8 , а

Фи&11

//

фи&.З

г

ш.