Дисковый экструдер для переработки полимерных материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4 Риг. 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (53) 678.057.33 (088.8)(54) (57) 1. ДИСКОВЫЙ ЭКСТРУДЕР ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, имеющий корпус с загрузочной воронкой, установленные в корпусе с обраЯО 1165592 А 4(5 и В 29 С 47 52 В 29 К 101:00 зованием между ними рабочей зоны неподвижный и подвижный диски, на торцовых поверхностях которых выполнены расположенные соосно-концентрично канавки сегмен тообразного профиля, причем в неподвижном диске по центральной оси размещено выходное отверстие, а в рабочей зоне дисков расположены вкладыши, отличающийся тем, что, с целью повышения качества расплава, вкладыши неподвижно закреплены в канавках подвижного диска в шахматном порядке относительно вкладышей смежных канавок, причем вершины вкладышей расположены над торцовой поверхностью подвижного диска.2. Экструдер по п. 1, отличающийся тем, что канавки подвижного диска соединены радиальными каналами.Изобретение относится к оборудованиюдля переработки полимерных материалови может быть использовано в машиностроении, химико-фотографической промышленности. 5Цель изобретения - повышение качестварасплава.Цель достигается организацией в расплаве циклически изменяющихся напряжений, чередованием зон повышенного и пониженного давлений, возможностью интенсификации процесса путем увеличения частоты вращения диска без загрязнения расплава и его термодеструкции за счет предотвращения износа вкладышей.15На фиг. 1 изображен экструдер, продольный разрез; на фиг. 2 - подвижный диск;на фиг. 3 и 4 - сечения А-А и Б-Б на фиг. 2.Экструдер содержит корпус 1 с загрузочной воронкой 2. В корпусе 1 установленыподвижный 3 и неподвижный 4 диски, на 20торцовых поверхностях которых выполненыпо две концентрические канавки 5, 6 и 7, 8соответственно. Концентрические канавки 5,6 и 7, 8 выполнены постоянной глубины,имеют сегментообразный профиль, причемканавки 5 и 3 расположены соосно канавкам 7 и 8.В канавках 5 и 6 подвижного диска 3установлены вкладыши 9 и 10 соответственнонапример в виде призмы, При этом вершинывкладышей 9 и О выступают над торцовойповерхностью подвижного диска 3. Торцовыеповерхности дисков 3 и 4 образуют рабочуюзону - рабочие зазоры 1 в 4, причем зазоры 2 и 3 образованы концентрическимиканавками 5, 7 и 6,8 соответственно. Зазор 12 имеет сужающиеся 15, 6, 17 и др.и расширяющиеся 18, 19 и др. участки.Зазор 13 также имеет сужающиеся 20, 21и др. и расширяющиеся 22, 23 и др. участки.Концентрические канавки 5 и 6 диска 3могут быть соединены радиальными каналами 24 следующим образом, Участки 17, 19 4 Ои др. канавки 5 соединены с участками 21,23 и др. канавки 6 соответственно. Неподвижный диск 4 имеет центральное выходноеотверстие 25. Вкладыши 9 размещены в шахматном порядке относительно вкладышей 10 45смежных канавок,Дисковый экструдер работает следующимобразом.Полимерный материал или смесь перемешается из загрузочной воронки 2 в за -зор 11. В зазоре 11 материал деформируется, 50нагревается и за счет эффекта Пойнтингапродвигается к центру дисков 3 и 4.Далее образовавшийся вихревой потокрасплавившихся и твердых частиц попадаетв зазор 12. При этом в сужающихся участках 15, 16, 17 и др. зазора 12 материал 55подвергается высоким скоростям сдвига,а в расширяющихся участках 18, 19 и др. -низким скоростям. В результате многократного повторения циклического изменения скоростей сдвига интенсивность плавления, смешения, а также движущая сила повышаются. Это уменьшает время пребывания материала в экструдере и позволяет увеличить его производительность.Расплав, полученный в зазоре 12, за счет эффекта нормальных напряжений перемещается в зазор 13. В сужающихся участках 20, 21 и др. зазора 13 происходит растягивание дисперсной фазы расплава, а в расширяющихся участках 22, 23 и др. - ее релаксация и дробление на более мелкие частицы. В результате многократного дробления размер частичек диспергируемой фазы уменьшается до 1 - 3 мкм.Выполнение канавок 5 - 8 подвижного 3 и неподвижного 4 дисков соосно, т. е, расположение вкладышей 9 и 1 О напротив канавок 7 и 8 неподвижного 4 диска, преследует цель расширения диапазона циклически изменяющихся напряжений сдвига. Таким образом, канавки неподвижного диска увеличивают амплитуду изменения напряжений сдвига в циркуляционном потоке. Кроме того, наличие канавок 7 и 8 на неподвижном 4 диске компенсирует объем вкладышей 9 и 10, установленных на подвижном 3 диске, т. е. увеличивает амплитуду изменения напряжений сдвига в радиальном потоке, Таким образом, вкладыши 9 и 10 возмущают расплав полимера, так как за вкладышем образуется зона пониженного давления, а перед вкладышем - зона повышенного давления.Для устранения этого возмущения вкладыши 9 и 10 размещают со смещением, т. е. в шахматном порядке. Благодаря этому зоны повышенного давления (участки 19 и 21 и др.) располагаются напротив зон пониженного давления (участки 16, 17 и 23), и давление экструзии стабилизируется.Соединение концентрических канавок 5 и 6 радиальными каналами 24 стабилизирует давление экструзии следующим образом. В сужающемся участке 21 и др. канавки 6 создается зона повышенного давления, а в расширяющемся участке 17 и др. канавки 5 - зона пониженного давления. Канал 24 соединяющий эти участки, выравнивает давление в обоих канавках 5 и 6,Помимо этого, создается дополнительная радиальная циркуляция потока, повышающая качество расплава. Высокогомогенизированный расплав через зазор 14 выдавливается в выходное отверстие 25. Вкладыши 9 и 10 расширяют пределы изменения возникающих в расплаве напряжений, Кроме того, вершины вкладышей 9 и 10 улучшают циркуляцию расплава в канавках 7 и 8 неподвижного 4 диска и устраняют возможность возникновения застойных зон. Экструдер имеет высокую стабильность давления экструзии.11 б 5592 биной, шириной и числом концентрических канавок, а также числом и геометрией вкладышей 9 и 10, можно выбрать оптимальный режим переработки полимера. Благодаря динамическому изменению геометрии рабочей зоны вследствие вращения подвижного 3 диска с вкладышами 9 и 10 в концентрических канавках 5 и 6 расплав имеет высокую гомогенность. Варьируя глугг А-А иг. У Л. Кол СоставителТехред И. ВереТирак 545И Государственногоделам изобретенийМосква, Ж - 35, РаушП Патент, г. Ужгор едактор В. Ивановааказ 4274/ 8 ВНИИПпо113035,лиал ПП г Л оваКорректор Л. БескидПодписноеСССРийд. 4/5Проектная, 4 комитета и откры ская на од, ул.