Червячный смеситель для полимерных материалов Советский патент 1981 года по МПК B29B1/06 B29B1/10 

(54) ЧЕРВЯЧНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ

12

Изобретение относится к области переработки полимерных материалов и может быть использовано преимущественно в резинотехнической, шинной и пластмассовой отраслях промышленности для изготовления и доработки резиновых и других полимерных смесей.

Известен червячный смеситель для полимерных материалов, содержаш.ий червяк с прорезями в нарезке, корпус с зубьями на внутренней поверхности, размеры которых соответствуют размерам прорезей в червяке, привод враш,ения червяка и привод осевого перемещения корпуса 1.

Недостатком червячного смесителя является сложность его конструкции, обусловленная возвратно-поступательным осевым перемещением корпуса, и трудность чистки при смене перерабатываемого материала.

Ближайшим по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является червячный смеситель для полимерных материалов, содержащий корпус, червяк и установленные в корпусе и расположенные в межвитковом пространстве червяка приводные смесительные элементы 2.

Смесительные элементы в виде штифтов расположены радиально в плоскостях. МАТЕРИАЛОВ

перпендикулярных к оси червяка. При вращении смесительных элементов в материале развивается круговое течение, которое способствует смещению и диспергированию

5 материала.

Кроме того, вращающиеся смесительные элементы устраняют застойные зоны в материале, в результате чего исключается передержка материала в зоне обработки и

10 повышается производительность. Еще одним преимуществом смесителя с вращающимися смесительными элементами является возможность регулирования интенсивности смесительного воздействия не

15 только изменением количества смесительных элементов, но также скорости и направления их вращения.

Один из недостатков смесителя заключается в следующем. Как известно, при

20 движении материала в винтовом канале червяка создаются градиент скоростей по глубине канала и, соответственно ему, градиенты температур, концентраций и пластоэластичных свойств обрабатываемого ма25териала.

В результате указанных градиентов в материале возникают слои с постоянными температурными концентрациями и пластоэластическими свойствами. Эти слои рас30полагаются в плоскостях, параллельных

дну винтового канала. Круговое течение, развиваемое при вращении радиально установленных смесительных элементов, характеризуется преобладанием тангенциальных скоростей, параллельных дну винтового канала, и отсутствием перпендикулярных скоростей (или малой их величиной). Вследствие этого увеличивается интенсивность движения, а следовательно, смешения и диспергирования материала в каждой плоскости, параллельной дну винтового канала, а интенсивность смешения материала из разных слоев незначительна. Поэтому для полного смешения материала, т.е. для устранения указанных выше градиентов, необходимо развивать длину зоны смешения, что приводит к увеличению веса и габаритов машины.

Другим недостатком рассматриваемого смесителя является сложность конструктивного оформления и изготовления смесителя из-за необходимости введения дополнительных разъемов корпуса для установки и чистки смесительных элементов, специальных приводов для раскрытия корпуса.

Цель изобретения - повышение эффективности смешения и зпрошение конструкции смесителя.

Поставленная цель достигается тем, что в червячном смесителе для полимерных материалов, содержаш,ем корпус, че вяк и установленные в корпусе и располож е нн ы е в м еж в и ткаво м п.р остр а н ств е ч е рв я ка приводные смесительные элементы, согласно изобретению, продольные оси приводных смесительных элементов размещены в плоскостях, параллельных продольной оси червяка.

Кроме того, приводные смесительные элементы расположены тангенциально к поверхности сердечника червяка и под углом к его продольной оси.

Приводные смесительные элементы расположены группами, имеющими каждая по меньшей мере два смесительных элемента.

Благодаря указанному выполнению червячного смесителя в винтовых каналах червяка развивается сложное движение обрабатываемого материала, способствуюш;ее интенсивному смешению и диспергированию всех компонентов смеси. Кроме того, указанное распололсение смесительных элементов облегчает их установку, демонтаж для чистки или замены, размещение их приводов, что в конечном итоге упрощает конструкцию смесителя и его эксплуатацию..

На фиг. 1 изображен разрез рабочей зоны смесителя вдоль оси червяка; на фиг. 2 - разрез одночервячного смесителя перпендикулярно к оси червяка в месте установки смесительного элемента; на фиг. 3 - вариант выполнения изобретения в виде двухчервячного смесителя; на фиг.

4 - часть развертки рабочей зоны смесителя со сдвоенными смесительными элементами, установленными под прямым углом к оси червяка; на фиг. 5 - часть развертки рабочей зоны смесителя с одиночными смесительными элементами, установленными под разными углами к оси червяка.

Червячный смеситель состоит из корпуса 1 с загрузочной воронкой 2, червяка 3 и смесительных элементов 4, устаноБлен1НЫх в отверстиях приливов 5 корпуса и соединенных с приводом вращения (на чертежах

условно не показан). Продольные оси смесительных элементов размещены в плоскостях, параллельных продольной осн червяка 3.

В местах установки смесительных элемеитов 4 в витках червяка 3 выполнены прорези. Смесительные элементы 4, представленные на чертежах, выполнены в виде цилиндрических роликов, но они могут

иметь и более сложнук форму.

Возможно расположение смесительных элементов перпендикулярно к оси червяка (см. фиг. 1-4) и под острыми или тупыми углами к ней (см. фкг. 5). Кроме того, смеснтельные элементы могут быть располон ены в одной плоскости группами по два и более (см. фиг. 1, 4).

Червячный смеситель работает следующим образом.

Материал, подаваемый в загрузочную воронку 2, при вращении червяка 3 продвигается по винтовым каналам, образованным витками червяка и корпусом 1, Б зону действия смесительных элементов 4, при вращении которых в окружающем материале развивается интенсивное сдвиговое течение по направлению вращения смесительных элементов. В результате сложения этого течения с течением материала

вдоль винтовых каналов и с циркуляционным течением материала поперек каналов образуется сложное движение материала в зоне действия смесительных элементов 4. Разнонаправленные потоки сложного

движения способствуют перераспределению и смешению частиц материала, а обработка материала в зазорах между вращающимися смесительными элементами и поверхностями червяка 3 и корпуса 1 -

интенсивному диспергированию материала. Кроме того, в случае группового, например сдвоенного, расположения смесительных элементов 4 (см. фиг. 1, 4) происходит дополнительное диспергирование материала в зазоре между ними.

Так как смесительные элементы в относительном движении вокруг оси червяка 3 (если остановить червяк и привести в движение смесительные элементы) проходят

по окружности вдоль поверхности сердечпика червяка, в зоне действия смесительных элементов оказываются практически все участки обрабатываемого материала. Изменением скорости и направления вращения смесительных элементов 4, изменением количества и расположения смесительных элементов относительно червяка 3, диаметров и формы поверхностей смесительных элементов, величины зазоров между поверхностями смесительных элементов и поверхностями червяка и корпуса 1 можно изменять смесительное воздействие в широком диапазоне в зависимости от обрабатываемого материала и заданных условий, при этом скоростью и направлением вращения смесительных элементов 4 можно регулировать .смесительное воздействие во время работы смесителя. Благодаря повышенному смесительному воздействию данного смесителя по сравнению с известным он позволяет изготавливать смесь лучшего качества и с большей производительностью. Кроме того, более простая конструкция смесителя значительно облегчает его изготовление, монтаж и эксплуатацию, что снижает в конечном счете стоимость изготовления и обслуживания смесителя. Формула изобретения 1.Червячный смеситель для полимерных материалов, содержащий корпус, червяк и установленные в корпусе и расположенные в межвитковом пространстве червяка приводные смесительные элементы, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности смешения и упрощения конструкции смесителя, продольные оси приводных смесительных элементов размещены в плоскостях, параллельных продольной оси червяка. 2.Смеситель по п. 1, отличающийс я тем, что приводные смесительные элементы расположены тангенциально к поверхности сердечника червяка и под углом к продольной его оси. 3.Смеситель по п. 1, отличающий-, с я тем, что приводные смесительные элементы расположены группами, имеющими каждая по меньшей мере два смесительных элемента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Шенкель Г. Шнековые прессы для пластмасс. Л., Госхимиздат, 1962, с. 69-70, 2.Патент США 3870285, кл. В 29 В 1/06, опубл. 1975 (прототип).