Червячная машина для переработки полимерных материалов

 

ЧЕРВЯЧНАЯ МАШИНА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ, МАТЕРИАЛОВ , содержащая корпус, в котором с возможностью врашения установлен шнек с сердечником, и размешенным на нем по винтовой линии гребнем с прямоугольным поперечным сечением, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности и качества продукции за счет, увеличения интенсивности перемешивания расплава полимера, гребень скручен относительно его Продольной оси посредством поворота в пределах каждого шага винтовой линии поперечного сечения гребня от одной стороны до противолежашей. Начало п-го 8 и т на

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ йачало и-го житна

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3537716/23-05 (22) 12.01.83 (46) 15.03.85. Бюл. № 10 (72) В. Н. Городецкий, В. Б. Шарапов, С. А. Морев, С. В. Гудков, В. Н. Богданов, В. К. Бортов и М. И. Калинин (71) Ярославский политехнический институт и Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт по оборудованию для шинной промышленности (53) 678.057.3 (088.8)

P (56) 1. Бекин Н. Г., Шанин Н. П., Оборудование заводов резиновой промышленности. Л., «Химия», 1978, с. 205-207,фиг. 61.

2. Авторское свидетельство СССР № 927510, кл. В 29 F 3/02, 1979 (прототип).

-,SU„„1144893 A (54) (57) ЧЕРВЯЧНАЯ МАШИНА ДЛЯ

ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ, МАТЕРИАЛОВ, содержащая корпус, в котором с возможностью вращения установлен шнек с сердечником и размещенным на нем по винтовой линии гребнем с прямоугольным поперечным сечением, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности и качества продукции за счет, увеличения интенсивности перемешивания расплава полимера, гребень скручен относительно его продольной оси посредством поворота в пределах каждого шага винтовой линии поперечного сечения гребня от одной стороны до противолежащей.

1144893

Изобретение относится к оборудованию для переработки полимерных материалов, предназначенному для разогрева, гомогенизации, пластикации и приготовления полимерных композиций, и может быть использовано в химической промышленности, в машиностроении.

Известна червячная машина для переработки полимерных материалов, содержащая корпус, в котором с возможностью вращения установлен шнек с сердечником и размещенным на нем по винтовой линии гребнем (1).

Однако данная машина не обеспечивает достаточно интенсивного перемешивания и гомогенизации ввиду слабо выраженных внутреннего и внешнего перемешивающих эффектов, создающихся в межвитковом пространстве и в зазоре между гребнями и стенкой корпуса.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является червячная машина для переработки полимерных материалов, содержащая корпус, в котором с возможностью вращения установлен шнек с сердечником и размещенным на нем по винтовой линии гребнем с прямоугольным поперечным сечением (2) .

Недостаток известной червячной машины состоит в том, что она не обеспечивает достаточно высокой интенсификации процесса переработки и высокого качества продукта ввиду отсутствия многочисленных разнонаправленных потоков материала в межвитковом пространстве и в зазоре между гребнями шнека и стенкой корпуса машины.

Цель изобретения — повышение производительности и качества продукции за счет увеличения интенсивности перемешивания расплава полимера.

Поставленная цель достигается тем, что в червячной машине для переработки полимерных материалов, содержащей корпус, в котором с возможностью вращения установлен шнек с сердечником и размещенным на нем по винтовой линии гребнем с прямоугольным поперечным сечением, гребень скручен относительно его продольной оси посредством поворота в пределах каждого шага винтовой линии поперечного сечения гребня от одной стороны до противолежащей.

За счет выполнения гребней скрученными вдоль его продольной оси углы наклона всех поверхностей гребнней к оси шнека и стенке корпуса изменяются непрерывно вдоль винтовой линии в пределах каждого шага. Причем углы наклона каждой элементарной площадки на поверхностях гребней к оси шнека и к стенке корпуса непрерывно изменяются в процессе вра5

1О

25 зо

55 щения шнека. Все это приводит к возникновению многочисленных разнонаправленных и непрерывно изменяющих свое направление потоков материала в межвитковом пространстве в зазорах между гребнями и стенкой корпуса (внешний перемешивающий эффект) .

Кроме того, в сечениях, перпендикулярных оси вращения шнека, образуются два расположенных диаметрально противоположно серповидных зазора между гребнями и стенкой корпуса, за счет чего создаются дополнительные напряжения сдвига (внутренний перемешивающий эффект) .

Образование серповидных зазоров обусловлено тем, что прямоугольный профиль гребней располагается под различными углами к оси вращения шнека и стенке корпуса вдоль винтовой линии в сечениях, проходящих через ось вращения шнека. При вращении шнека положение серповидных зазоров относительно оси вращения шнека и стенки корпуса непрерывно изменяется, что также способствует лучшему перемешиванию материала.

Создание ярко выраженного внешнего перемешивающего эффекта и дополнительного эффекта сдвига способствует более быстрому и равномерному распределению ингредиентов во всей смешиваемой массе и, в конечном итоге, приводит к интенсификации процесса переработки и улучшению качества продукта.

На фиг. 1 схематически изображен корпус червячной машины с установленным в нем шнеком; н а фи r. 2 — положение шнека через 0,5 его оборота по сравнению с положением, показанным на фиг. 1; на фиг. 3 и 4 — виток шнека, вид А на фиг. 1 и 2 соответственно; на фиг. 5 — виток гребня шнека; на.фиг. 6 — 14 — сечения Б-Б, В-В, Г-Г, Д-Д, Е-Е, Ж-Ж, И-И, и К-К на фиг. 3, проходящие через ось вращения шнека при обходе его по часовой стрелке через

0, и 360, 45, 90, 135, 180, 225, 270, 315 соответственно; на фиг. 15 — 23 — то же, на фиг. 4.

Червячная машина состоит из корпуса

1, в котором установлен шнек 2, снабженный приводом его вращения (не показан) .

Гребень 3 шнека 2 смонтирован по винтовой линии на сердечнике 4 шнека 2. Гребень 3 имеет в поперечном сечении прямоугольную форму, т.е. в сечениях, проходящих через ось вращения шнека 2, выполнен например, в форме прямоугольика со сторонами а. в. с d (а =c; e=d; а Фв; сФ d).

Углы наклона поверхностей а, . в, с и d к оси шнека 2 и стенке корпуса 1 в разных сечечиях (например, Б-Б, В-В, Г-Г, Д-Д, Е-Е, Ж-Ж, И-И, К-К), проходящих через ось вращения шнека 2 различны, т.е. непре. 1144893

Фиг. 2 рывно изменяются вдоль продольной оси гребней 3. Причем в конце каждого п-го витка противоположные стороны прямоугольника меняются местами (сторона а со стороной с, сторона в со стороной d) по сравнению с началом витка (сечение Б-Б на фиг. 6 и Б-Б на фиг. 14).

Таким же образом меняются местами стороны прямоугольника в любом из указанных сечений при обходе витков шнека 2 через 360 (сечение Ж-Ж на фиг. 11 и В-В на фиг. 16).

Расположение сторон а, в, с, d в сечениях, проходящих через ось вращения шнека

2, в начале каждого п-го витка соответствует их расположению в конце предыдущего и-1-го витка (сечение Б-Б на фиг. 6 и сечение Е-Е на фиг. 19 и повторяется в любом из указанных сечений через 720 при обходе витков шнека 2, например, по часовой стрелке. При обходе каждого и-го витка гребней 3 от 0 до 180 высота прямоугольника .(стороны в, d) становится его шириной, а ширина прямоугольника (стороны а, с) становится его высотой (фиг. 6 и 10).

Ввиду расположения прямоугольного профиля гребней 3 шнека 2 под различными углами к оси вращения шнека и стенке корпуса 1 вдоль винтовой линии в сечении, проходящем через ось вращения шнека, образуются два расположенных диаметрально противоположно серповидных зазора между гребнями 3 и стенкой корпуса 1. Разность высот этих зазоров равна разности сторон прямоугольника. В случае выполнения гребней 3 шнека 2 в сечениях, проходящих через ось вращения шнека, в форме квадрата (а:в-c=d) образуются два одинаковых по высоте серповидных зазора.

Червячная машина работает следующим образом).

Загружаемый материал (место загрузки не показано) попадает на поверхность сердечника 4, вращающегося вокруг оси шнека 2, и гребнями 3 его нарезки продвигается вперед корпуса 1.

При этом происходит уплотнение и непрерывное деформирование материала, сопровождаемое премещением его на выход из корпуса 1.

В процессе вращения шнека 2 непрерывно изменяются углы наклона каждой элементарной площадки (фиг. 6, 15, 16) на поверхностях гребней 3 к оси шнека 2 и стенке корпуса 1, что приводит к возникновению многочисленных разнонаправленных и непрерывно изменяющих свое направление потоков материала в межвитковом пространстве и зазоре между гребнями 3 шнека 2 и стенкой корпуса 1. При вращении шнека 2 также непрерывно изменяется положение серповидных зазоров относир тельно оси вращения шнека 2 и стенки корпуса 1 (фиг. 3 и 4 ).

Наряду с вышеуказанным движением материал совершает преимущественное поступательное перемещение от места загрузки к выходу из корпуса, перерабатывается и приобретает необходимые свойства, после чего его выгружают и направляют на дальнейшую переработку.

1144893

1144893

1144893

U8.

1144893

Д-Д(/55 ) фие М

)г-к(5в )

Составитель В. Иванов

Редактор В. Ковтун Техред И. Верес Корректор М. Максимишинец

; Заказ 1037/13 Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам Изобретений и открытий ! 13035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4