Экструдер для переработки полимерных материалов

 

т ° т( (описАние

ИЗОБ Ретен ия

К ПАТЕНТУ

Союз Саеетскин

Социалистических

Республик

Зависимый от патента №

Заявлено 19.Ч111.1970 (№ 1473538/23-5) M. Кл. В 29f 3/02

Приоритет

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано 23.Vill 1972. Бюллетень № 25

УДК 678.057.3(088.8) Дата опубликования описания 1.IX.1972

Авторы изобретения

Иностранцы

Хайнц Кох и Ойген Мартин Ферингер (Федеративная Республика Германии) Иностранная фирма

«Вернер и Пфляйдерер» (Федеративная Республика Германии) Заявитель

ЭКСТРУДЕР ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ

МАТЕРИАЛОВ

Известен экструдер для переработки полимерных материалов, в корпусе которого расположен шнек с поперечными перегородками, выполненными между его витками в некоторых шагах нарезки.

В предлагаемом экструдере в шагах нарезки шнека с поперечными перегородками по периметру его витков выполнены образующие с поперечными перегородками угол с общей вершиной продольные перегородки, расстояние наружных краев которых до внутренней стенки корпуса больше зазора между витками нарезки шнека и внутренней стенкой корпуса; причем поперечная и продольная перегородки, образующие между собой угол с общей вершиной, служащий узлом разделения потока материала, могут быть выполнены в каждом шаге нарезки шнека. Кроме того, указанные узлы разделения потока материала соседних шагов нарезки шнека могут быть расположены со смещением друг относительно друга в направлении подачи так, что конец поперечной перегородки одного узла разделения потока связан с началом продольной перегородки расположенного в соседнем шаге нарезки шнека узла разделения потока посредством непрерывного участка витка нарезки шнека, в зоне которого расположена по крайней мере одна поперечная перегородка. Витки нарезки шнека могут быть выполнены с изгибом, предпочтительно в узлах разделения потока материала, а продольS ные и поперечные перегородки — с пологим подъемом в 15 — 30 в направлении вращения шнека, благодаря чему интенсифицируется процесс смешения и гомогенизации полимерных материалов, так как поперечная перего10 родка создает подпор перерабатываемого материала с высокоэффективным срезывающим воздействием, а продольная перегородка в соединении с создавшимся подпором обеспечивает переход части потока материа15 ла в следующий виток резьбы.

На фиг. 1 показан участок шнека экструдера в пространственном изображении; на фиг. 2 — вариант выполнения поперечных перегородок на шнеке; на фиг. 3 — 6 — разверт20 ка участков поверхности шнеков с различным расположением перегородок.

На фиг. 1 изображен участок шнека 1 с четырьмя шагами нарезки Аь А2, Аз и А разделенными витками 2 шнека, между которы2S ми расположены поперечные перегородки 3.

В витках 2 шнека выполнены продольные перегородки 4. Расстояние наружного края продольных перегородок 4 и поперечных пе349145 регородок 8 до внутренней стенки корпуса 5 больше зазора между витками нарезки шнека и внутренней стенкой корпуса. Продольные перегородки 4 и поперечные перегородки 8 расположены под углом с общей вершиной б, и образуют между собой узел 7 разделения потока.

Каждые два взаимодействующих узла разделения потока материала соседних шагов нарезки шнека расположены в направлении подачи (по стрелке Б) так, что конец поперечной перегородки 8 первого узла 7 разделения потока связан с началом продольной перегородки 4 второго узла 7 разделения потока, расположенного в соседнем шаге нарезки шнека, непрерванным участком В витка нарезки шнека. За каждой срезывающей, месильной и очищающей продольной перегородкой 4 и поперечной перегородкой 8 в этом случае по периметру расположен виток 2 шнека или участок В витка, не оказывающий срезывающего действия на расплав полимера. Эти витки являются только транспортирующими.

В описанном примере исполнения шнека между двумя соседними узлами 7 разделения потока предусмотрена одна дополнительная поперечная перегородка 8, причем стрелками показано повторное разделение потока материала и его соединение.

На фиг. 2 изооражен вариант выполнения шнека, поперечные перегородки 8 которого установлены с зазором а по отношению к корпусу 5, причем ширина зазора колеблется, например, от 0,5 мл до нескольких миллиметров в зависимости от перерабатываемого материала и других технологических условий. В направлении вращения шнека (по стрелке

Г) поперечные перегородки 8 выполнены с пологим подъемом а, равным 15 — 30, который зависит от условий переработки и требований к перерабатываемому материалу. Аналогично могут быть выполнены и продольные перегородки 4.

На фиг. 3 — 6 изображена развертка поверхности шнека с различным расположением перегородок.

На фиг. 3 показаны зоны питания Д и переходная зона Е, расположенные перед зоной среза (в развернутом изображении), развернутого п-заходного шнека с дополнительными поперечными перегородками в количестве и — 1 между следующими один за другим узлами 7 разделения потока (стрелками показаны направления потоков перерабатываемого материала). Шнек трехзаходный, т. е. п=3, поэтому количество дополнительных поперечных перегородок между узлами 7 равно

2 (3 — 1).

Соединенные между собой участками В витков 2 шнека узлы 7 разделения потоков соседних шагов шнека расположены рядами

Ж, показанными пунктирными линиями.

Количество этих рядов также равно и — 1, т. е.

3 — 1-= 2. В переходной зоне Е, расположен5

65 ной перед зоной среза, перед каждым первым узлом 7 разделения потока А„ шага (причем

1 А п) расположены а — 1 дополнительных поперечных перегородок 8. Это значит, что если шаг, в котором, смотря по направлению подачи по стрелке Б, находится первый узел 7 разделения потока, обозначен через Аь а последующие шаги через А и Аз, то перед первым узлом 7 в шаге А не предусмотрена дополнительная поперечная перегородка, так как здесь а — 1, т. е. 1 — 1=0. В шагах А и Аз количество дополнительных поперечных перегородок 8 составляет 2 — 1=1 или 3 — 1=2, расположенных, смотря по обстоятельствам, перед первым узлом 7 шагов Аг или Аз.

На фиг. 4 изображена развертка другого варианта исполнения шнека. Здесь узлы 7 разделения потока разделены на несколько групп 3, обозначенных пунктирными линиями, причем эти узлы расположены на общей окружности. Сами группы смещены в осевом направлении к направлению подачи по стрелке Б, Между двумя следующими друг за другом в шагах А> узлами 7 расположены две группы дополнительных поперечных перегородок 8. Эти две группы вместе содержат нечетное количество z поперечных перегородок (здесь их 8). Одна группа расположена перед узлом 7, находящимся в направлении подачи шнека в следующем шаге Аб, вторая группа расположена в направлении подачи шнека позади узла 7. Первая из упомянутых групп

z+ 1 3+1 содержит = =2 дополнительг г ные перегородки, дополнительная группа coz — 1 3 — 1 держит =, т. е. одну попереч2 2 ную перегородку. Узел 7, перед которым расположена группа с поперечными перегородz+ 1 ками в количестве соединен своим

2 началом с концом первого узла 7 обоих следующих друг за другом узлов разделения потока в одном и том же шаге А посредством непрерывного участка В витка 2 шнека.

Переходная зона Е от зоны питания Д к зоне среза в шнеке, показанном на фиг. 4, выполнена не так как на фиг. 3. В зоне среза этот шнек имеет четное количество шагов п (здесь n,=4). Зона питания Д имеет число и шагов — (т. е. 2). В переходной зоне Е на г каждый второй шаг в зоне среза поступает не прямой поток материала, а поток, прошедший через первый зел 7 разделения потока, расположенный в направлении подачи материала по стрелке Б в следующем шаге, например в шаг А7 через первый узел 7 шага А .

Кроме того, после первого узла 7 в шаге Л7

z — 1 выполнены дополнительные перегород2 ки 8 (одна), где z — число поперечных перегородок, выполненных между соседними узлами в одном и том же шаге шнека (здесь z равно 3).

349145

Аг

Аг д 7

Фиг. 1

Длительность обработки частицы продукта в описываемом экструдере можно увеличить за счет прохода этой частицей только правой половины срезывающей перегородки каждого узла разделения потока, благодаря чему она проходит по кратчайшему пути, а сократить — тем, что описываемая частица массы будет проходить только по левой половине срезывающей перегородки каждого узла разделения потока, вследствие чего она пройдет по наиболее длинному пути. Этим определяется длительность обработки (пребывания материала в экструдере). Несмотря на то, что отдельные частицы продукта проходят различную длительность обработки, обеспечивается одинаковая степень обработки каждой частицы продукта в экструдере, благодаря тому, что она всегда проходит через одинаковое количество продольных и поперечных перегородок.

На фиг. 5 показана развертка отрезка шнека с изогнутыми витками 2, направление которых показано пунктирной линией; места изгиба витков — 8. Здесь также имеются узлы 7 разделения потока и дополнительные поперечные перегородки 8, аналогичные описанным. Этот вариант конструкции экструдера приведен для того, чтобы показать расположение большего количества узлов 7 разделения потока на отрезке шнека. Чем больше узлов разделения потока можно разместить на одном и том же отрезке шнека или отрезке зоны сдвига, тем больше интервалы обработки материала в экструдере.

На фиг. б изображен вариант, аналогичный описанному. Здесь также направление витков шнека 2 обозначено пунктирной линией; места изгиба витков — 8. В описываемом варианте исполнения экструдера поперечные перегородки узлов 7 разделения потока соединены с дополнительными поперечными перегородками 8 или группами этих перегородок, как это имеет место в описанных примерах, и образуют структуру 9. Это обеспечивает максимальное количество узлов разделения потока на равных отрезках шнека.

Предмет изобретения

1. Экструдер для переработки полимерных материалов, в корпусе которого расположен

5 шнек с поперечными перегородками, выполненными между его витками в некоторых шагах нарезки, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процессов смешения и гомогенизации полимерных материалов, в ука10 занных шагах нарезки шнека по периметру его витков выполнены образующие с поперечными перегородками угол с общей вершиной продольные персгородки, расстояние наружных краев которых до внутренней стенки

15 корпуса больше зазора между витками нарезки шнека и внутренней стенкой корпуса.

2. Экструдер по п. 1, отличающийся тем, что поперечная и продольная перегородки, образующие между собой угол с общей вер20 шиной, служащий узлом разделения потока материала, выполнены в каждом шаге нарезки шнека.

3. Экструдер по пп. 1 — 2, отличающийся тем, что узлы разделения потока материала

25 соседних шагов нарезки шнека расположены со смещением друг относительно друга в направлении подачи так, что конец поперечной перегородки одного узла разделения потока связан с началом продольной перегородки

30 расположенного в соседнем шаге нарезки шнека узла разделения потока посредством непрерывного участка витка нарезки шнека.

4. Экструдер по пп. 1 — 3, отличающийся тем, что в зоне непрерывного участка витка

35 нарезки шнека, соединяющего два узла разделения потока материала, расположена по крайней мере одна поперечная перегородка.

5, Экструдер по пп. 1 — 4, отличающийся тем, что витки нарезки шнека выполнены с

40 изгибом, предпочтительно в узлах разделения потока материала. б. Экструдер по пп. 1 — 5, отличающий ая тем, что продольные и поперечные перегородки выполнены с пологим подъемом в 15 — 30

45 в направлении вращения шнека.

349145

Фиг 4

Фиг. 5

Корректор Е. Зимина

Редактор Л, Ушакова

Заказ 2682/18 Изд. № 1168 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4j5

Типография, пр. Сапунова, 2

5 .4, Составитель Э. Гольтякова

Техред Л. Богданова б

Фиг. б