Червячный экструдер для полимерных материалов Советский патент 1982 года по МПК B29F3/01 B29F3/02 

Изобретение относится к полимерному машиностроению и может быть использовано при переработке текучих, в особенности вязкотекучих материалов или их смесей.

Известен червячный, экструдер для полимерных материалов, содержащий корпус и шнек, выполненный в виде сердечника с основной нарезкой и размещенной между ее витками дополнительной нарезки, которая выполнена из упругого материала и снабжена приводом поступательного перемещения относительно продольной оси сердечника 13.

Сло5:(ность конструкции экструдера обусловлена наличием дополнительной перемещающейся в процессе работы нарезки.

Ближайшим по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является червячный экструдер для полимерных материалов, содерясащий корпус с экструзионны1 1 отверстием,шнек с винтовым каналом и перемешивающие устройство с перемешивающими элементами 21.

Перемешивающие элементы в таком экструдере выполнены в виде шариков, расположенных в замкнутом наклонном

пазу сердечника шнека, а по внутреН ней поверхности корпуса выполнен направляющий продольный паз для перемешивающих элементов.

Недостатком известного червячного экструдера является низкое качество смешения и степень гомогенизации перерабатываемого материала, обусловленные недостаточной турбули10зацией перемешивающим устройством вихревых потоков в винтовом канале шнека.

Целью изобретения является повышение качества смешения и степени

15 гомогенизации материала.

Достигается эта цель благодаря тому, что в червячном экструдере для полимерных материалов, содержгицем корпус с экструзионным отверстием,

20 шнек с винтовым каналом и перемешивающее устройство с перемешивающими элементами, перемешиваквдее устройство выполнено в виде генератора переменнсйго электромагнитного поля,

25 охватывсцощего часть корпуса, которая выполнена из немагнитного материала и в которой размещены перемешивспощие элементы, выполненные в виде пластин или неравноосных частиц,

30 из ферромагнитного материала.

Перемеш:нвающие элегленты могут быть размещены в зоне выдавливания экструдера.

В корпусе экструдера выполнены обводные каналы, в которых размещены перемешивакя11ие эпемеича,

Перемешивающие элементы размещены в винтовом канапе шнека и установлены на его гребне.

На фиг. 1 изображен червячный экструдер с перемешивакяцими элементами в форме пластин, расположенными в зоне вьвдавливания; на фиг, 2 - червячный экструдер с перемешивающими элементами в форме цилиндрических частиц, размещенных в зоне выдавливания; на фиг. 3 - перемешивакнцие элементы-пластины, расположенные в обводных канёшах; на фиг. 4 - пластины, закрепленные на гребнях шнека; на фиг. 5 - разрез А-А на фиг. 1} на фиг. 6 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 7 показан вариант крепленич пластины на гребне шнека.

Червячный экструдер содержит корпус 1, шнек, выполненный в виде сердечника 2 с гребнями 3, образующими винтовой канал. К сердечнику 2 жестко крепится обойма 4 с торцовыми стенками 5, имеющими отверстия б. В зоне смешения внутри обоймы 4 расположены перемешивающие элементы,имеющие форму пластин 7(см.фиг.1) или неравноосных частиц 8 (см.фиг.2). Пластины 7 крепятся к торцовым стенкам 5, а частищл 8 находятся в свободном состоянии. Корпус i соединен ерез втулку 9 с крьшкой 10, имеющей йкструзионное отверстие 11. Между крышкой 10 и обоймой 4 расположена зона выдавливания.

Ja фиг. 3,6 изображен вариант червячного, экструдера, в котором перемешивающие элементы-пластины 7 расположены в обводных каналах 12, выполненных в цилиндрической втулке 13 в зоне разделительного участка 14 шнека. Пластины 7 крепятся к шай6af« 15.

В червячном экструдере, показацном на фиг. 4, 7, пластины 7 крепятся к гребням 3 одним концом и образуют консоль. Расстояние от поверхности сердечника 2 до пластины 7 соответствует расположению граничной поверхности, разделякадей области с прягалм и обратным потоками и соответствующей наименьшей интенсивности перемешивания полимера. Это расстоян14е меняется в зависимости от индекса течения полимера. При изменении индекса течения в диапазоне 0,125-2,0 соответственно 0,ббВ 48,i 0,85 . Участок шнека, где установлены пластины 7, охватывается цилиндрическим стаканом 16. Втулки 9, 13 и стакан 16 выполнены из немагнитного материала. Снаружи этих элементов установлен генератор 17 переменного, например вращающегося, электромагнитного поля. Пластины 7 и частицы 8 выполнены из ферромагнитного материала. Пластины 7 могут быть выполнены перфорированными для прохода через них расплава полимера с целью интенсификации перемешивания

Червячный экструдер. работает следующим образом.

Расплавленный материал перемещается шнеком в корпусе 1 к обойме 4. Затем он проходит через отверстия 6 в торцовой стенке 5 и попадает в зону смешения, где подвергается интенсивному перемешиванию за счет колебаний пластин 7(см.фиг.1,5) или частиц 8 (см.фиг.2). Колебания пластин 7 или частиц 8 происходит за счет воздействия на них переменного, например вращающегося,электромагнитного поля,создаваемого генератором 17. Дс1Лёе материал выходит из зоны смешения через отверстия б и попадает в зону вьщавливания,откуда выходит через экструзирнное отверстие 11;

В экструдере, показанном на фиг.З, б,расплавленный материал деремёщаетс шнеком в корпусе 1 до разделительног участка 14 и далее проходит через обводные каналы 12, 6 которых размещены пластины 7, в зону выда ливания. Под действием переменного вращакнцегося поля, создаваемого генератором 17,пластины 7 совершают колебательные движения, вследствие чего осуществляется интенсивное перемешивание расплгша полимерного материала

В экструдере, показанном на фиг.4 7,расплавленный полимерный материал, перемещаясь в винтовом канале, образованном между сердечником 2 и гребнями 3,участвует наряду с поступательным и в циркуляционном движении с прямым 18 и обратным 19 потоками. Второе движение является основным При смешении и гомогенизации -расплава.Чем бциже потоки подходят к граничной поверхности, разделяющей прямой 18 и обратный 19 потоки, тем меньшее циркуляционное движение они совершают и, как следствие, в этой зоне уменьшается качество смешения полимера.Перемешивание, создаваемое в этой зоне колебаниями пластин 7, устраняет этот недостаток.

Выбор того или иного варианта перемешивающего устройства связан с рядом фактороб. Если шнек имеет малый диаметр(до 63 мм), то предпочтительны вариа нты. червячного экструдера, изображенные на фиг.1,2,при боЛьшом диаметре шнека(свыше 65 мм)вариант, показанный на фиг.З. EcJHi материал склонен к термодеструкции при г езначительном перепаде температур, то предпочтителен вариант червячного экструдера, показанный на

.фиг.4, в котором можно осуществлять jroHKyro температурную регулировку в обводных каналах экструдера.

Таким образом,использование в червячном экструдере перемешивающего устройства/выполненного в виде генератора переменного,например вращающе гос я эле к т рбмагни т н ого пол я,охватыванвдего корпус из немагнитного материала,внутри которого помещены перемешивающие элементы из ферромагнитного материала, имеющие форму пластин или неравноосных частиц, позволяет значительно повысить качество смешения и степень гомогенизации полимерных композиций.

Формула изобретения

1. Червячный экструдер для полимерных мaтepиaJ oв, содержащий корпус с экструзионным отверстием, шнек с винтовым каналом и перемешивакадее устр 5йство с перемешивающими элементами, отличающийся тем, что, с целью повышения качества смешения и степени гомогенизации

Н

illlllIllllil

II

-tiliiiiiIllllil

/7материала, перемешивающее устройство выполнено в виде генератора переменного электромагнитного поля, охватывающего часть корпуса, которая выполнена из немагнитного материг1ла и в е которой размещены перемешивающие элементы, выполненные в виде пластин или неравноосных частиц из ферромагнитного материсш.а.

2.Экструдер ПОП.1, отличаю щ и и с я тем что перемешивающие элементы размещены в зоне выдавливания экструдера.

3.Экструдер по п.1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что в корпусе его выполнены обводные канешы, в которых размещены переме11ивающие элементы.

4.Экструдер по п.1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что перемешивающие элементы размещены в винтовом канале шнека и установлены на его гребне.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское .свидетельство СССР 627994, кл. В 29 F 3/02, 1977.

2.Авторское свидетельство СССР 5 547364, кл. В 29 F 3/01, 1975 (прототип) .:

fiiii Hiiiiiiiif

17

ff 1

Г2