Экструдер для дегазации полимерных материалов Советский патент 1979 года по МПК B29F3/03 

(54) ЭКСТРУДЕР ДЛЯ ДЕГАЗ АЦИИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ 37 смонтирован {ых по оси шнека размещенного под регулировочным поршнем регулировочного кольца, наружный диаметр которого выполнен равным наружному диаметру шнека, запирающе го кольца с диаметром, превышаюищм наружный диаметр шнека, и расположенных ними по винтовой линии по меньшей мере на половине шага винтовой нарезки шнека штырей причем цилиндр на участке замешивания выполг нен с каналом для подачи воды, а витки нарезки цшеков на участках смешения смешены отно сительно друг друга на половину шага. На фиг. 1 изображен предпоженный экструдер, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1 ( в увеличеьшом масштабе); на фиг. 5 - сечение Г-Г на фш. 1. На фиг. 1 и 2 представлен предпочтительный вариант практического осуществления данного изобретения, где главный пр1шодной вал 1 вращается в одном направлении с не показанных на чертеже приводных устройств, а вспомогательный приводной вап 2 приводится во вращение в противоположном направлении с помо1Щ ю приводных устройств, присоедии;енкых при работе соответственно к основном) 3 и вспомогательному 4 шнекам с помощью соответствующих соединительных устройств. Основной и вспомогательный шнеки 3 и 4 установ лены с возможностью врашения параллельно, цилиндру 5, который окружен внешней рубгшкой 6, предназначенной для обеспечения наГ)рева или охлаждения. В щшиндре 5 предусмотрено верхнее загрузочное отверстие а и нижнее загрузочное отверстие б, расположенное на самом его конце, в результате чего в отаерстия а и б мохсно загружать расплавленную синтетическую смолу, имеющую температур) 130-320 С, и расплавленную синтетическую смо лу, имеющую очень низкую вязкость. Синтетическая смола, загружаемая через загрузочное отверстие а или б, перемешается в цилиндре 5 с помощью как основного, так и вспомогательного шнеков 3 и 4, которые вращаются В противоположных направлениях, как это пока зано на фиг. 2 стрелкой, и которые обычно выполнены в виде правосторонних или левосторонних винтов. Шнекн 3 и 4 разделены соответственно на различные участки, т.е. участки пода чи , замешивания г, смешения , и сжатия е. Основной и вспомогательный шнеки 3 и 4 выполнены (в порядке направления от их концов, расположенных вбли зи приводных валов 1 и 2) так, что участок подачи должен располагаться вьшге нижнего загрузочного отверстия б и ниже верхнего загрузочного отверстия а, участок г замйши вания и участок д) смешения должны располягаться фактически ниже вентиляционного отверстия ж, участок подачи, участок е сжатия, участок смешения должны размещаться фактически ниже вентиляционного отверстия з. Основной пшек 3 снабжен дополнительно участком и дозирования, расположенным последовательно с участком подачи. При этом наружные поверхности участков винтовой нарезки 7 главного и вспомогательного шнеков расположены так, что прилегают друг к дру1у в тех участках, где шнеки 3 и 4 соприкасаются друг с другом соответственно участками BI-BS подачи (см. фиг. 3). На замешивающем участке цшеки 3 и 4 снабжены регулировочными кольцами 8, внеиший днаметр которых равен фактически внешнему диаметру этих шнеков, и запирающими кольцами 9, внешний диаметр которых несколько больше внешнего диаметра регулировочных колец 8, при этом регулировочные 8 и захшрающие 9 кольца установлены соответственно на главном и вспомогательном шнеках 3 и 4 определенным образом в поперечном направлении по отношению друг к другу, так что они фактически сопрягаются друг с другом. В центре регулировочных колец 8 обоих шнеков 3 и 4 находится регулировочный поршень 10, который размешен с возможностью скольжения внутри гидравлического цилиндра 11, прикрепленного к цилиндру 5 в его верхней части, так что поршень 10 может перемещаться вверх и вниз при работе цилиндра ii (см. фиг. 5). В этом случае следует иметь ввиду, что донная часть поршня 10 имеет такую конфигурацию, что она фактически сопрягается с внешними периферийными поверхностями обоих регулировочных колец 8. В дополнение к этому основной и соответственно вспомогательный цшеки 3 и 4 снабжены рядом штырей 12, размещенных между регулировочными 8 и запирающими 9 кольцами, при этом штыри 12 располагаются соответстве1шо по спиральной линии, угол которой фактически такой же или противоположный тому, который имеет витки нарезки 7 ишеков 3 и 4, причем они выступают по крайней мере на половину шага нарезки 7. Цилиндр 5 имеет канал 13 для воды в сопле 14, расположенный в части, находяшейся ниже шнеков 3 и 4, где размещены штыри 12 так, как это показано на фиг. 2. Сопло 14 имеет такую конфигурацию, что вода, подаваемая в него по каналу 13 под давлением, толкает в полую камеру клапана 15, выполненную в верхней части сопла 14, шарик 16, и вода впрыскивается в расположенные напротив друг друга участки цшеков 3 и 4 в цилиндре 5 через канал 17 для выхода воды, выполненный в стенке камеры клапана 15. 57 Участки д , и д смешения, расположен ные ниже соответственно первого и второго вентиляционных отверстий ж, з, выполнены в верхней части переднего участка щшиндра 5, и нарезки 7 основного и вспомогателького шнеков 3 и 4 смещены на половину шага в тех местах, где витки нарезки сопрягаются друг с другом в участках , дЧ смешения, в то время как внешние поверхности нарезки 7 обоих шнеков соприкасаются снова в участках , подачи, которые непосредственно соединяются с участкалвг , смешения (см. фиг. 2). На участке е сжатия зазор под шнеком делается постепенно меньше, чем зазор в предшествующих ему участках подачи, так что на нем можно воздействовать давлением непосредственно на смолу перед вторым вентиляционным отверстием з. Участок и дозирования предусмотрен толь ко на основном шнеке 3, причем в нем зазор между цилиндром и ишеком постепенно сужается по сравнению с предшествующим ему участком поцачи так же, как и на участке е сжатия, при этом образуется дозирующий участок к. Нижнее загрузочное отверстие б используется для подачи расплавленной смолы, имеющей низкую вязкость, при этом, когда исполь зуется верхнее загрузочное отверстие а, нижнее загрузочное отверстие б закрывается соответствующей крышкой. Когда нужно использовать нижнее загрузочное отверстие, верхнее загрузочное отверстие может быть использовано в качестве вентиляционного отверстия для удаления через него летучих веществ, выходящих из расплавленной смолы. Работает экструдер следующим образом. Поскольку на участках Bi-Вз подачи наружные поверхности нарезки 7 основного и вспомогательного шнеков 3 и 4 выполнены так что они соприкасаются друг с другом, обеспечивается возможность передачи расплавленной смолы внутри сопрягающихся участков нарезки 7 обоих шнеков 3 и 4, как зто показано на фиг. 3, так что можно осуществлять подачу смолы под давлением. Соответственно расплавленная смола, подаваемая через верхнее а или нижнее б загрузочные отверстия принудитель но перемещается вперед за счет реализации этой возможности. На этом зтапе путем регулирования поршня 10 так, чтобы изменять количество подаваемой смолы, можно регулировать по желанию количество подаваемой смолы путем при ведения в действие цилиндра 11. Следовательно регулируемое количество смолы принудительно перемешается через зазор, образованный между регулировочными кольцами 8 и внутренней сте кой цилиндра 5, и далее через зазор, обра-тованный между запирающими кольцами 9 и внут- . рекней стенкой цилиндра 5. Поскольку внешним диат/етр запирающего кольца 9 немного больше, чем диаметр регулировочного колыша 8, расплавленная смола имеет тенденцию заполнять зазор, т.е. участок г замешивания, образованный между обоими кольцами 8 и 9, так что она может быть сжата внутри участка г. На зтой стадии осуществления способа в имеющую высокую температуру смолу впрыскивается через сопло 14 вода, после чего вода н смола подаергаются фактически смешнвакию, так что содержащиеся в смоле летучие вещества уносятся вместе с паром, образованным при испарении воды под действием тепла, переносимого смолой, и выходящим через первое вентипящонное отверстие ж. Принципиальное значение впрыскивание воды имеет в тех случаях, когда обработке подвергаются смолы, имеющие менее летучие компоненты, так как вода обеспечивает их дегазацию. В этом случае, поскольку в смесительных участках д, нарезки 7 основного 3 н вспомогательного 4 шнеков смещены на половину шага, смола, подаваемая этими ишекамн, переворачивается между обоими шнеками 3 и 4, в результате чего обеспечивается значительно лучшее к интенсивное перемешивание. Следовательно, происходит активная смена поверхностей смолы в смесительных участках и , в результате чего может быть обеспечена эффективная дегазация. Когда концентрация летучих веществ, содержащихся первоначально в расплавленной смоле настолько велика, что требуемый уровень дегазации не может быть обеспечен только за счет использования вентиляционного отверстия ж и вентиляционного отверстия з, могут быть предусмотрены, если зто необходимо, дополнительные вентиляционные отверстия, так что количество летучих составляющих может быть доведено до уровня, который ниже требуемого значения концентрации згнх веществ. Кроме того, в этом случае в вентиляционное отверстие з, а также в другие отверстия может впрыскиваться вода, поступающая непосредственно на их передние участки подо&ю тому, как зто осуществляется в вентиляционном отверстии ж, дяя обеспечения лучшей дегазации. Может возникнуть необходимость в том, чтобы с помощью ишеков 3 и 4 подавать расплавленную смолу вперед под давлением на участки, расположенные за вторым вентиляционным отверстием з, что определяется особеиностями граиулятора, который присоединяется к переднему концу зкструдера. Передние концы основ-, ного н вспомогательного шнеков 3 н 4 могут

быть выполнены так, что давление смолы, развиваемое на участках передних концов указанных шнеков, будет непосредственно прикладываться к ним в виде довольно значительной осевой нагрузки, но поскольку расстояние между шнеками 3 и 4 относительно небольшое, в двухшнековом экструдере могут быть yciaHOBлены подшипники, выдерживающие такую большую осевую нагрузку, величина которой соответствует нагрузке одношнековых экструдеров. Однако поскольку основной 1ннек 3 согласно изобретению выполнен в передней части к;1к шнек одношнекового зкструдера, давление, которое оказывает смола на переднюю часть вспомогательного шнека 4, невелико. Поэтому осевое усилие, воздействуюшее на шнеки, воспринимается в основном одним основным шнеком 3, а подшипники, устанавливаемые на пере:днем конце основного шнека 3, могут выдержи}8ать высокую oceBjTo нагрузку, создаваемую высоким давлением смолы. Поэтому зазор меящу основным шнеком 3 и внутренней стенкой цилиндра 5 может быть сделан меньшего размера для того, чтобы предотвратить наличие обратного потока смолы и свести его к минимуму.

Следовательно, согласно предложенному изобретению можно легко осушествить дозирование для обеспечения стабильной экструзии на участке основного шнека. Например, при переработке обычного этилена температура последнего понижается путем впрыскивания во внутрь его большого количества водЬ1, в результате это вешество пёгче поддается сдвиговым деформациям, что облегчает дегазацию газообразного этилена, причем в это же время смола может подвергаться воздействию сдвиговых усили:й, осуществляемых в участке и дозирования основного шнека 3.

Таким образом, данное изобретение позволяет интенсифицировать процесс дегазации нолимерой и, следовательно, понизить.загрязнение окружающей среды и атмосферы.

Формула изобретения

Экструдер для дегазации полимерных материалов, содержащий цдлиндр, смонтированные в нем основной и вспомогательный параллельные шнеки с винтовой нарезкой, приводом их противоположного вращения и последовательно расположеннь1миучастками питания, замешивания, смешения, подачи, сжатия, смешения, подачи, выполненное в цилиндре на участке питания загрузочное отверстие, регулировочный поршень размещенный на участке замешивания, и вентиляционное отверстие, расположенное на участке смешиванИя, причем основной шнек выполнен с длиной, превышающей длину вспомогательного шнека, и имеет участок дозирования после последнего участка подачи, а винтовые нарезки ишеков на участках питания и подачи сопряжены между собой наружными поверхностями, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса дегазации и обеспечения модификации полимерных материалов, участок замешивания каждого шнека выполнен в виде смонтированных по оси щнека размещенного по регулировочным поршнем регулировочного кольца, наружный диаметр которого выполнен равным наружному диаметру щнека, запирающего кольца с диаметром, превышающим наружный диаметр цшека, и расположенных между ними по винтовой линии по меньигей мере на половине шага винтовой нарезки шиека штырей, причем цилийдр на участке замешивания вьшолнен с каналом для подачи воды,а витки нарезки шнеков на участках смешения смещены относительно друг друга на половину шага.

Источники информащо, принятые во внимание при экспертизе

1.Шенкель Г. Шнековые прессы для пластмасс.-Л., ГХИ, 1962, с. 244-245.

2.Патент США № 3070836, кл. 264-40, опублик. 1963 (прототип),