Червячно-дисковый экструдер для переработки полимерных материалов

Изобретение относится к полимерному машиностроению и предназначено для использования в конструкциях червячно-дисковых экструдеров при переработке композиций на основе полимер-ных материалов, требующих дляповышения качества получаемых иэделий вйсокой степени диспергирования, гомогенизации и смешения расплава.Известен червячно-дисковый экструдер для переработки полимерных мате риалов, содержащий корпус, полый транспортирующий червяк и образующий с корпусом рабочий зазорвращающийся диск с валом, снабженные индивидуальными приводами с постоянной угловой 5 скоростью при установившемся режиме работы, а также приводную втулку с центральным отверстием, ось которого расположена под углом к централвнойоси диска 120к недостаткам известного червячно-дискового экструдера следует отнести невысокое качество готового изделия из-за низкой степени диспергирования, гомогенизации и смешения полимерных композиций; малую надежность конструкции, обусловленную наличием радиальных биений, вызванных неравномерностью рабочего зазора, образованного диском и корпусом.Наиболее близким по технической З 0 сущности и достигаемому результату к предлагаемому является червячно- дисковый экструдер для переработки полимерных материалов, содержащий корпус, полый транспортирующий червяк 35 1 смонтированный на валу диск, образую 1 щий с корпусом рабочий зазор, приводы вращения диска и транспортирующего червяка. Величина рабочего зазора в процессе работы остается 40 постоянной, что повышает надежность конструкции 2 .Недостатком такого червячно-дис-. кового экструдера является невысокое качество продукции из перерабатывае мого полимерного материала, обусловленное низкой степенью диспергирования, гомогенизации и смешения полимерных композиций. Процессы диспергирования, гомогенизации и смешения происходят в начальной своей стадии, еще в загрузочной зоне, но степень их очень низкая. Большая же их степень достигается в рабочем зазоре, образованном вращающимся диском и неподвижным корпусом,. где поток расплава направлен по радиусам, в то время как сдвиг материала происходит по дугам. Нормальные напряжения возникают при деформациях сдвига в вязко-упругих расплавах полимеров 60 за счет проявления упругих деформаций при накоплении расплавами упругой энергии, При этом нормальные напряжения действуют перпендикулярно напряжению сдвига. Центростремитель-,ные силы, образуемые разностью нормальных и касательных напряжений, обусловливают поведение вязко-упругого расплава полимеров.В этом червячно-дисковом экструдере изменение релаксационных свойств полимерной системы незначительно и, следовательно, действие нормальных напряжений мало и расплав, перемещаясь под действием нормальных напряжений по спирали непрерывным потоком в радиальном направлении к. центру корпуса, будет иметь низкую .степень диспергирования, гомогенизации исмешения, что обязательно найдет отражение на качестве продукции из перерабатываемого полимерного материала.Цель изобретения - повышение качества изделий эа счет реализацииэффекта нормальных напряжений и повышения степени диспергирования, гомогенизации и смешения материалов.Укаэанная цель достигается тем,что червячно-дисковый экструдер дляпереработки полимерных материалов, содержащий корпус, полый транспортирующий червяк, смонтированный на валу диск, образующий с корпусом рабочий зазор, приводы вращения дискаи транспортирующего червяка, снабженмеханизмом низкочастотных колебанийдиска, выполненным в виде установленного на валу диска кулачка, взаимодействующего с подпружиненными роликовыми толкателями, смонтированными в корпусе.Данное решение обеспечивает наложение низкочастотных крутильных колебаний на тангенциальное течение вязкоупругого расплава, приводящее к тому, что в квазистационарных узлах взаимодействия макромолекул полимерной системы накапливаются большие перелаксирующие нагрузки, которые вызывают разрушейие этих узлов и изменение релаксационныхсвойств полимеров, На фиг, 1 показан червячно-дисковый экструдер для переработки полимерных материалов, продольный разрез;на фиг. 2 - сечение й-А на фиг.1. Червячно-дисковый экструдер для переработки полимерных материалов содержит корпус 1 с загрузочной горловиной 2, электронагревателями З,мундштуком 4 с экструзионным отверстием 5, В корпусе 1 концентрично установлены полый транспортирующий червяк б с приводом 7 вращения, вращающийся диск 8, установленный на валу 9, с гидромуфтой 10 и приводом 11 вращения и устройством низкочастотных крутильных кблебаний, состоящим из кожуха 12, жестко соединенного с корпусом 1, плоского кулачка 13 и роликовых дезаксиальных толкателей 14 с пружинами 15. Торцовые поверхности вра1 Р 14742 Заказ 3104/1 Подписное ВНИИП Тираж щающегося диска 8 и корпуса 1 образу. ют рабочий зазор 16.Червячно-дисковый экструдер работает следующим образом.Исходный материал подают из загрузочной горловины 2 неподвижного кор пуса 1 на транспортирующий червяк 6, который перемещает материал, подогреваемай электронагревателями 3, в рабочий зазор 16; где под действием сдвиговйх деформаций происходит его 10 перемещение, диспергирование и гомогениэация. В рабочем зазоре 16 на установившееся сдвиговое течение материала накладываются ортогональные сдвиговые колебания низкой частоты. Таким образом, при течении материала происходят изменения его релаксационных свойств, распространяющиеся до тем меньших значений, времени релаксации, чем выше скорость деформации а установившемся адвиговом течении. Регулируя число. оборотов вращающегося диска 8 при помощи индивидуального привода 11, подбирают оптимальные величины,скоростей сдвига материала в рабочем ,зазоре 16, кроме того, подбирая количество роликовых толкателей 14 с пружинами 15, регулируют частоту ортогональных сдвиговых колебаний. 30 От индивидуального привода 11 вращения диску 8 через гидромуфту . 10 и вал 9, иа котором установлено устройство, генерирующее низкочас тотные крутильные колебания, пере- дается вращательное движение. Низкочастотные крутильные колебания соз-, дают благодаря плоскому кулачку 13, жестко закрепленному на валу 9 дис-. Ф 4ка Б, и дезаксиальным роликовымтолкателям 14 с пружинами 15,Вал 9 с плоскимкулачком 13 вращается в направлении, указанном.стрелкой (фиг. 2), и в положениикулачка, показанном сплошной основной линией, угловая скорость вала9 снижается за счет жесткости пружины 15 толкателя 14, который создаетдополнительное сопротивление вращению плоского кулачка 13. В положении(фиг. 2)- штриховая линия , когдамаксимально удаленная точка профилякулачка 13 от центра его вращенияпрошла роликовый толкатель 14, вал9 через кулачок 13 и толкатель 14 засчет энергии сжатой пружины 15 толкателя 14 ускоряет свое движение, т.е.увеличивается угловая скорость движения вала 9. Эти чередующиеся изменения угловой скорости вращения вала9, передающиеся диску 8, и обусловливают его пульсирующее с низкочастотными колебаниями движение.Таким образом, в предлагаемомчервячно-дисковом экструдере нормальные напряжения вызываются круговымвращением диска, а наложение низкочастотных крутильных колебаний натангенциальное течение вязко-упругогорасплава приводит к значительномуизменению релаксационных свойств полимерной системы, что увеличивает нацелый порядок нормальные напряжения.Использование предлагаемого технического решения позволит повыситькачество готовой продукции из полимерных материалов за счет повышениястепени диспергирования, гомогениза-ции и качества смешения расплава,чему способствует увеличение нормаль"ных напряжеций,в полимерной системе. илиал ППП "Патейт", Ужгород,ул.Проектная