Червячный экструдер для полимерных материалов Советский патент 1982 года по МПК B29F3/02 B29B1/10 

54) ЧЕРВЯЧНЫЙ ЭКСТРУДЕР ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ

МАТЕРИАЛОВ

1

Изобретение относится к полимерному машиностроению и предназначено для использования при переработке полимерных; материалов, требующих высокой степени смешения и гомогенизации.

Известен червячный экструдер для полимерных материалов, содержащий корпус и шнек, выполненный в виде сердечника с основной нарезкой и размещенной между витками основной нарезки дополнительной нарезкой, которая выполнена из упругого материала и снабжена приводом поступательного перемещения относительно продольной оси сердечника 1.

Недостатками известного червячного. экструдера являются невысокое качество смешения перерабатываемого материала, обусловленное неразвитостью вихревых потоков в канале щнека, большие, затраты энергии, расходуемые на перемешивание материала в зоне дозирования вследствие слабо развитой перемешивающей способности и на преодоление местных гидравлических сопротивлений, а также

низкая долговечность экструдера, обусловленная интенсивным износом корпуса и щнека, вследствие трения по ним дополнительной нарезки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является червячный экструдер для полимерных материалов, содержащий корпус с загрузочной воронкой и экструзионным отверстием

10 в торцовой его части, шнек и перемешивающее устройство, выполненное в виде дополнительного шнека, расположенного в канале основного шнека 2J .

Недостаткамиданного червячного эксч

15 рудера являются невысокое качество смещения и степень гомогенизации перерабатываЪмого материала, обусловленные недостаточной турбулизацией вихревых потоков в канале шнека и перед экстру20зионным отверстием, больщие энергозатраты, расходуемые на перемешивание материала и связанные с его рециркуляцией. 38 Цель изобретения - повышение качес ва смешения и эффективности гомогенизации материала. Достигается указанная цель тем, что в червячном смесителе для полимерных материалов, содержащем корпус с загру зочной воронкой и экструзионным отвер стием в торцовой его части, шнек и перемешивающее устройство, смонтированное на корпусе соосно шнеку, перемеши вающее устройство выполнено в виде расположенных между шнеком и торцовой частью корпуса двух лопаточных завихрителей, смонтированных друг напротив друга с образованием вихревой камеры и лабиринтного канала для сооб щения вихревой камеры с экструзионным отверстием. На фиг. 1 изображен червячный экст рудер I на фиг. 2 - лопаточный завихритель; на фиг. 3 - развертка лопаточных завихрителей; на фиг. 4 - зависимость компонентов скорости истечения материала от расположения лопаток. Червячный экструдер содержит корпус. 1 с загрузочной воронкой 2, внутренняя поверхность которого образует пластикационный цилиндр 3 с зонами питания I и сжатия П , шнек 4, и раздаточный цилиндр 5, в котором расположено перемешивающее устройство в виде расположенных соосно шнеку 4 двух лопаточных завихрителей 6, соединенных между собой цилиндрической обечайкой 7 (фиг. 1). Лоп-аточные завихрители 6 расположены напротив друг друга и состоят из лопаток 8, одним концом закрепленных к цилиндрическим сердечникам 9 и 10, другим - к обечайке 7. Сердечник 9 выполнен полым и крепится к мундштуку il. Лопаточные завихрители 6 смонтированы с образованием вихревой камеры А, а сердечники 9 и 10 образуют лабиринтный канал-дозатор 12, связующий вихревую камеру А и экструзионное отверстие 13. Лопатки 8 образуют между собой межлопаточыое пространство 14 (фиг. 3 и 4). Червячный экструдер работает следующим образом. Перерабатываемый полимерный материал подается через загрузочную воронку 2 на шнек 4 в зону питания I .Дале материал шнеком 4 подается в зону сжа тия 1 , где он пластицируется, образуя расплавленную полимерную массу, которая затем подается в раздаточный цилиндр 5. Расплавленная полимерная мас 4 в раздаточном цилиндре 5 равномерно поступает к лопаточным завихрителям 6 и продавливается через межлопаточное пространство 14. Выйдя из лопаток 8, полимерный материал закручивается в вихревой камере Д .Степень.закрутки зависит от величины тангенциальной составляющей скорости W (фиг. 4) вихревого потока в камере А, которая является функцией от угла oL наклона лопаток и скорости потока (фиг. 4) Wj- Wco5oL;Wo W-5inol. Скорость потока зависит от перепада давления Д Р между вихревой камерой А и областью раздаточного цилиндра 5, который подбирается разностью проходного сечения на входе F и выходе межлопаточного пространства 14, а также проходным сечением лабиринтного канала-дозатора 12 и экструзионного отверстия 13 (фиг.4) Для создания различных эпюр тангеншальных составляющих скорости по радиусу осуществляют закрутку лопаток по радиусу, т. е. угол oL в каждом сечении по радиусу меняется в зависимости от того, какую эпюру скоростей требуется получить. Лопатки 8 в лопаточных завихрителях 6 установлены таким образом, что тангенциальные составляющие скорости потоков расплава, выходящих из межлопаточных пространств 14, направлены в разные стороны (фиг. 4). Таким образом, установка в червячном экструдере двух лопаточных завихрителей, помешенных на входе в экструзионное отверстие, позволяет значительно повысить качество смешения и степень гомогенизации расплава, а также снизить энергозатраты на перемешивание на 3050%. Формула изобретения Червячный экструдер для полимерных материалов, содержащий корпус с загрузочной воронкой и экструзионным отверстием вторцовой его части, шнек и перемешивающее устройство, смонтированное на корпусе соосно шнеку, отличающийся тем, что, с целью повышения качества смешения и эффективности гомогенизации материала, перемешивающее устройство выполнено в виде расположенных-между шнеком и торцовой частью корпуса двух лопаточных завихрителей, смонтированных напротив друг друга с образованием вихревой ка5897меры и лабиринтного канала для сообщения вихревой камеры с экструзионным отверстием. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 4 1.Авторское свидетельство СССР № 627994, кл, В 29 F 3/02, 1977, 2.Авторское свидетельство СССР № 716850, кл. В 29 F 3/02, 1978 (прототип).

Фиг.З

П