Экструдер-смеситель для полимерных материалов

 

ЭКСТРУДЕР-СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ по авт. св. № 757339, отличающийся тем, что, с целью повышения, производительности экструдера-смесителя, он снабжен закрепленным .на переднем срланце гильзы экструдера месильным элементом, размещенным в осевом кана ле шнека: и выполненным с продольным каналом, сообщакшщм .торец месильйого элемента с выходным отверстием экструдера, причем торцы месильного элемента и осевого канала расположены на участке рабочей зоны экструдера.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (39) (11) М

° Ф

МВ

М

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 757339 (21) 3715497/23-05 (22) 27.03.84 (46) 15.08,85. Бюл. М 30 (72) В.А.Масич, Г.П.Воедило, А.И.Тэнн, N.Â.Èâàñåíêî и В.Н.Сочевец (7 1) Всесоюзный научно-исследовательский институт машин для производства синтетических волокон (53) 678.05?.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 757339, кл. В 29 F 3/02, 1978. (5))4 В 29 С 47/64 В 29 В 7/42 //

В 29 K !05:06 (54) (5?) ЗКСТРУДЕР-CNECHTEJIb ДЛЯ ПОJIHNEPHbIX МАТЕРИАЛОВ-по авт. св.

I(- 757339, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности экструдера-смесителя, он снабжен закрепленным на переднем

«сланце гильзы экструдера месильным элементом, размещенным в осевом кана-. ле шнека и выполненным с продольным. каналом, сообщающим .торец месильного элемента с выходным отверстием экструдера, причем торцы месильного элемента и осевого канала расположены ! на участке рабочей зоны экструдера.

1 1172

Изобретение относится к конструкциям экструдеров-смесителей для интенсивного перемешивания расплавов полимеров и может быть использовано для получения окрашенных в массе

5 синтетических нитей в химической промышленности.

Цель изобретения — повышение производительности экструдера-смесителя путем интенсификации перемеши- 10 вания благодаря рециркуляции расплава и дополнительного смешения на ди- . намическом смесителе в полости шнека без увеличения длины экструдера-смесителя, при этом обеспечивается 15 усреднение вязкости расплава и распределение температуры его частиц.

На чертеже изображен предлагаемый экструдер-смеситель, осевое сечение. 20

Экструдер-смеситель содержит гильзу 1, охваченную нагревателями любой известной конструкции (на чертеже не показаны). В полости гильзы -1 размещен шнек 2, связанный с приводом 25 вращения (на чертеже не показан).

Шнек 2 образует с гильзой 1 рабо чую Q и выходную о зоны и имеет винтовую нарезку с участками 3 и 4.

Средство для рециркуляции расплава 30 выполнено в виде осевого канала 5 в теле шнека 2, в котором установлен месильный элемент 6, выполненный в виде стержня с развитой боковой поверхностью, например в виде призмы, преимущественно шестигранной. Месильный элемент 6 неподвижно закреплен на очередном фланце 7 гильзы 1 экструдера, а в теле месильного элемента 6 выполнен продольный канал 8, 40 который соединяет выходное отверс.тие 9 экструдера со свободным торцом месильного элемента 6 — призмы. Между участком винтовой нарезки, имеющей направление, противоположное 45 направлению винтовой нарезки участка 4, размещен участок 10, на котором расположен вход осевого канала 5, выполненный в виде радиальных каналов 11, а выход осевого канала 5 раз-50 мещен на конце шнека 2. Участок 10 должен быть выполнен в виде призмы, при этом радиальные каналы 11 заканчиваются на ее гранях. Длина осевого канала 5 в шнеке 2, а значит и длина 55 месильного элемента 6 (призмы) должна быть большей расстояния от радиальных каналов 11 до переднего торца шне739 2 ка 2, т.е. распространяться на всю. длину шнека 2, т.е. торцы месильного элемента 6 и осевого канала 5 расположены на участке рабочей зоны а экструдера. В продольном канале 8 месильного элемента 6 могут быть расположены статические смесители 12 любой известной конструкции. Таким образом, шнек 2 включает две части, одна из них с месильным элементом 6, т.е. призмой, размещена в осевом канале 5 другой части — самого шнека 2.

Экструдер-смеситель работает слеВ дующим образом.

В процессе работы расплав полимера, транспортируемый винтовой нарезкой участка 4 вращающегося шнека 2, в рабочем зазоре экструдера вдоль гильзы 1 попадает в зону участка 10, где винтовая нарезка одного направления переходит в винтовую нарезку другого направления. На этом участке 10 расплав устремляется через радиальные каналы 11 в осевой канал 5 в теле шнека 2. Попав в зазор между внутренней поверхностью шнека 2 и месильным элементом 6 — призмой, поток разделяется на две части, устремляющиеся вдоль зазора в противоположные стороны. Одна часть представляет поток рециркуляции, движущийся вдоль зазора к переднему концу шнека 2, захватывается винтовой нарезкой участка 3 обратного направления и перемещается ими вдоль рабочего зазора в зону участка 10 перехода винтовой на.резки одного направления к винтовой нарезки другого направления. В этой зоне рециркулирующий поток встречается с потоком расплава, подаваемым витками основной части шнека 2, и, смешиваясь с ним, устремляется в радиальные каналы 11. Одновременно другая часть потока движется вдоль зазора между внутренней поверхностью шнека 2 и месильным элементом .6 противоположно рециркулирующему потоку.

При этом расплав в зазоре подвергается интенсивному перемешиванию и приходит к свободному концу месильного элемента призмы 6. Далее расплав попадает в продольный канал 8 и выходит из него через выходное отверстие 9 экструдера. Таким образом, расплав полимера перемешивается прежде всего при транспортировании витками винтовой нарезки участков 3

11727

Составитель Л. Кольцова

Редактор Л.Пчелинская Техред M.Ãåðãåëü Корректор В.Синицкая

Заказ 4958/ 15 Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4 и 4 (как прямыми так H обратными), поскольку любой экструдер вообще является хорошим смесителем. Кроме этого, перемешивание расплава резко усиливается потоком рециркуляции из- 5 за многократного разделения и слияния потока расплава при прохождении рециркулирующим потоком более длинного пути, чем прямой поток. Наличие участка 10 в зоне. изменения направления винтовой нарезки обеспечивает интенсивное перемешивание прямого и рециркулирующего потоков в зоне их слияния. Месильный элемент 6, находящийся в осевом канале 5 шне- 15 ка 2, обеспечивает перемешивание рециркулирующего потока и прямого потока, движущегося к выходному отверстию 9. Целесообразно, чтобы длина осевого канала 5 в теле шнека 2, 20 а значит и длина месильного элемента 6, т.е. призмы, размещенной в нем, превышала расстояние от радиальных каналов 11 до торца шнека 2. Это позволит рационально использовать всю 25 длину шнека 2, разместив в нем месильный элемент 6, образующий обширную рабочую зону, что обеспечивает повышение степени гомогенизации расплава. Кроме этого, установка 30 в продольном канале 8, соединяющем торец месильного элемента 6 (призмы) и выходное отверстие 9 экструдера, статического смесителя 12 позволит

39 4 избежать расслоения потока полимера на пристеночную и сердцевинную зоны при движении. его в данном канале.

При этом месильный элемент, а значит и осевой канал в нем должны иметь большую длину.

Увеличение производительности без заметного увеличения габаритов экструдера, т.е. увеличения длины и диаметра гильзы, достигается тем, что одна половина смесителя размещена в осевом канале другой его половины.

В предлагаемом экструдере-смесителе расплав, кроме рециркуляции, подвергается интенсивному перемешиванию па динамическом смесителе, который образован поверхностью осевого канала 5 в шнеке 2 и месильным элементом 6, закрепленным на переднем фланце 7 экструдера. Поскольку, шнек 2 вращается, а месильный элемент 6 неподвижен, между ними образуется рабочая зона динамического смесителя.

При этом динамический смеситель не требует дополнительного привода, поскольку использует вращение самого шнека 2. Так как динамический смеситель полностью размещен в осевом канале 5 шнека 2, то длина экструдера не увеличивается. Уменьшение длины зкструдера сокращает число нагревательных элементов, а значит обеспечивает снижение удельных затрат энергии.