Устройство для приготовления и переработки композиций на основе термопластичных высокомолекулярных соединений

 

Изобретение относится к области производства композиционных материалов на основе термопластичных высокомолекулярных соединений, в частности к устройствам для приготовления и переработки резин и других полимерных и полимеркаучуковых композиций в полуфабрикаты или готовые изделия. Устройство содержит установленные по ходу технологического процесса и последовательно связанные между собой смеситель и червячный пресс. Смеситель имеет механизм загрузки исходных компонентов в верхней части кор- пуса и разгрузки смеси в нижней части . Выгрузочное отверстие смесителя совпадает с загрузочным отверстием червячного пресса. Механизм разгрузки смеси выполнен в виде полого цилиндра с окном. Цилиндр установлен в расточках корпуса смесителя с возможностью перекрытия его выгрузочного отверстия и охватывает часть червяка червячного пресса. Цилиндр снабжен приводом его поворота. Изобретение позволяет получать изделия высокого качества даже при переработке композиций, обладающих низкой подвижностью, уменьшить габариты и металлоемкость устройства. 3 ил.

Изобретение относится к производству композиционных материалов на основе термопластичных высокомолекулярных соединений, в частности к устройствам для приготовления и переработки резин и других полимерных и полимеркаучуковых композиций в полуфабрикаты или готовые изделия.

Известны применяемые в производстве полимерных материалов устройства [1 и 2], содержащие червячный гранулятор, расположенный под смесителем Бенбери или смесителем непрерывного действия ф.Farrel или Kobelco Mixtron. Они эффективны лишь при питании червячного пресса расплавленным полимером.

Известно [3], кроме того, устройство для приготовления и переработки резиновых смесей. Оно содержит смеситель периодического действия с механизмами загрузки исходных компонентов в верхней его части и разгрузки смеси в нижней части смесителя, под которым установлен червячный пресс, снабженный формующей головкой, загрузочное отверстие которого с помощью переходного патрубка соединено с выгрузочным отверстием смесителя таким образом, что выгруженная из смесителя масса под действием гравитации транспортируется к червяку формующего устройства.

Недостатки известного устройства заключается в том, что: 1) оно не обеспечивает высокого качества получаемых изделий из-за прекращения или неравномерности питания формующего устройства, обусловленных склонностью смеси, выгружаемой из смесителя в виде кусков произвольных размеров и перемещающейся в переходном патрубке под действием собственного веса [3, c. 324], к зависанию в этом патрубке; 2) производительность технологического процесса по указанным выше причинам ниже, чем при непрерывном равномерном питании формующего устройства. Эти недостатки особенно заметны при приготовлении и переработке не только резин, но и всех других обладающих пониженной подвижностью композиций на полимерной и полимеркаучуковой основе.

Равномерность питания червячного пресса при переработке, в частности каучука в гранулы повышают включением в технологическую схему побудителя массы, для чего переходный патрубок снабжают, например, пневматическим толкателем [3, c. 296, 299, 300, рис. 39], что усложняет и удорожает устройство, систему управления и снижает надежность, но не обеспечивает тем не менее непрерывности и равномерности питания.

Цель изобретения состоит в улучшении качества получаемого продукта и повышении производительности процесса приготовления и переработки композиций на основе термопластичных высокомолекулярных соединений. Поставленная цель достигается тем, что содержащиеся в известном [3, c. 325-328, рис. 53] устройстве установленные по ходу технологического процесса и последовательно связанные между собой смеситель периодического действия с механизмами загрузки исходных компонентов в верхней его части и разгрузки смеси в нижней части смесителя и червячный пресс, снабженный гранулирующей или формующей головками, представляют собой, согласно изобретению, единую конструкцию, при этом механизм разгрузки смеси выполнен в виде полого цилиндра с окном, установленного в расточках корпуса смесителя и кинематически связанного с приводом поворота, в полом цилиндре размещена часть транспортной зоны червяка червячного пресса (формирующего устройства), загрузочное отверстие которого является одновременно выгрузочным отверстием смесителя и при выгрузке смеси совмещено с окном полого цилиндра. В этом случае приготовленная смесь принудительно, под действием рабочих органов смесителя, поступает из выгрузочного отверстия смесителя в загрузочное отверстие формующего устройства без промежуточных транспортных звеньев и непосредственно к виткам транспортной зоны червяка; тем самым исключаются задержки смеси в технологическом потоке, обусловленные ее физическими свойствами (недостаточной подвижностью).

Выполнение заявленного устройства в виде конструктивного целого, в котором механизм разгрузки смеси выполнен в виде полого цилиндра с окном, расположенного в расточках корпуса смесителя и охватывающего часть транспортной зоны червяка червячного пресса, с загрузочным отверстием которого, являющимся одновременно выгрузочным отверстием смесителя, с помощью управляемого привода поворота совмещается окно полого цилиндра, обеспечивает непрерывную принудительную подачу смеси непосредственно к червяку формующего устройства под действием рабочих органов (одного или нескольких роторов) смесителя и тем самым достижение цели изобретения.

На фиг. 1 схематично представлено предлагаемое устройство для приготовления и переработки композиций на основе термопластичных высокомолекулярных соединений; на фиг. 2 - 3 - узел механизма разгрузки смеси (пример конкретного выполнения).

Предлагаемое устройство содержит смеситель 1 периодического действия с механизмом загрузки 2 исходных компонентов и механизмом 3 разгрузки смеси, формующее устройство (червячный пресс) 5, гранулирующую или формующую головку 6, которые представляют собой узлы единой конструкции, и снабжено автоматической системой управления (на чертеже не показана) для синхронизации работы отдельных элементов и обеспечения технологических параметров. Механизм разгрузки смеси выполнен в виде полого цилиндра 7 с окном 8, установленного в расточках корпуса 9 смесителя 1 и охватывающего часть транспортной зоны L₁ червяка 4 червячного пресса 5. Полый цилиндр 7 кинематически связан, например, с помощью червячной пары 10, с приводом его поворота (не показан). В дне корпуса 9 смесителя 1 выполнено выгрузочное отверстие, совпадающее на чертеже с окном 8, являющееся одновременно загрузочным отверстием червячного пресса 5.

Устройство работает следующим образом. При закрытом положении механизма 3 разгрузки (полый цилиндр 7 повернут с помощью привода поворота в позицию, при которой он перекрывает выгрузочное отверстие корпуса 9 смесителя 1) в соответствии с технологическим регламентом исходные компоненты перерабатываемой композиции вводят в смеситель 1 и в закрытом смесителе проводят их смешение. После окончания смешения переводят полый цилиндр 7 в позицию, при которой его окно 8 совмещается с выгрузочным отверстием корпуса 9 смесителя 1. При этом рабочие органы (один или несколько роторов) смесителя 1 выталкивают готовую смесь к виткам транспортной зоны L₁ червяка 4, обеспечивая непрерывность и равномерность его питания, смесь дополнительно гомогенизируется и пластицируется в червячном прессе 5, поступает в гранулирующую или формующую головки 6 и перерабатывается в гранулы или конечное изделие.

Предлагаемое устройство для приготовления и переработки композиций на основе термопластичных высокомолекулярных соединений благодаря объединению смесителя периодического действия и червячного пресса, снабженного гранулирующей или формующей головками, в одну конструкцию, в которой выгрузочное отверстие смесителя является одновременно загрузочным отверстием червячного пресса, а механизм разгрузки смеси выполнен в виде полого цилиндра с окном, установленного в расточках корпуса смесителя и охватывающего часть транспортной зоны червяка червячного пресса и, кроме того, кинематически связанного с приводом поворота, позволяет, в отличие от существующих устройств, стабильно получать изделия высокого качества и поддерживать производительность процесса, равную расчетной, даже при переработке композиций, обладающих низкой подвижностью. Кроме того, уменьшены металлоемкость и габариты за счет конструктивного объединения смесителя и червячного пресса, а также энергопотребление оборудования для переработки таких композиций за счет снижения установленной мощности нагревателей. Предлагаемое устройство использовано, в частности, при реализации технологического процесса приготовления и переработки в гранулы динамических термоэластопластов (ДТЭПов) на основе изопренового каучука СКИ-3 (ГОСТ 14925-79), в состав которых входит 20-80% полипропилена (ГОСТ 26996-86).

Литература: 1.Screw-type extruding machines for the plastics industry, Farrel, Bull. 226-D, 1970, p. 6-9.

2. Kobelco. Pelleter: extruder/pelletizer, Kobe Steel, Ltd., No. M 221080.

3. Кошелев Ф. Ф. и др. Общая технология резины. - М.: 1968, с.325-328, рис. 53 (прототип).

Формула изобретения

Устройство для приготовления и переработки композиций на основе термопластичных высокомолекулярных соединений, содержащее установленные по ходу технологического процесса и последовательно связанные между собой смеситель с механизмами загрузки исходных компонентов в верхней части корпуса и разгрузки смеси в нижней части с выгрузочным отверстием и червячный пресс с загрузочным отверстием, отличающееся тем, что выгрузочное отверстие смесителя совпадает с загрузочным отверстием червячного пресса, а механизм разгрузки смеси выполнен в виде полого цилиндра с окном, установленного в расточках корпуса смесителя с возможностью перекрытия его выгрузочного отверстия и охватывающего часть червяка червячного пресса, причем цилиндр снабжен приводом его поворота.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3