Экструдер-смеситель для полимерных материалов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН Овт. св.щ и й с я ния произвомесителя, на переднем месильным Бюл. 9 30Г.П.Воедиловасенко в осевом канас продольным. ец месильно-отверстиеммесильного ала расположеныэкструдера. дователь- эводства и научи с машин для п волокон (088.8) свидетельст В 29 Р 3/02 о-и во ССС 1978.ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(61) 757339 (21) 3715497/ (22) 27.03.84 (46) 15.08,85 (72) В.А.Маси А.И,Тэнн, М.В и В.Н.Сочевец (7 1) Всесоюзн ский институт синтетических (53) 678.057. (56) Авторско У 757339, кл.(54)(5) ЭКСТРУДЕР-СМЕСИТЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ по аМ 757339, о т л и ч а ютем, что, с целью повышедительности экструдера-сон снабжен закрепленнымсланце гильзы экструдераэлементом, размещеннымле шнека и выполненнымканалом, сообщающим,торго элемента с выходнымэкструдера, причем торцьэлемента и осевого канна участке рабочей зоны1 1172Изобретение 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 динамическом 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. 20Экструдер-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 рабочую О и выходную О зоны и имеет винтовую нарезку с участками 3 и 4. Средство для рециркуляции расплава ЗО 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 размещен 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 шне 739 2ка 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 сле 3дуюш 3 м образом.В процессе работы расплав полимера, транспортируемый винтовой нарезкой участка 4 вращающегося шнека 2, в рабочем зазоре экструдера вдольгильзы 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 311727 Составитель Л.КольцоваРедактор Л.Пчелинская Техред М,Гергель Корректор В.Синицкая Заказ 4958/ 15 Тираж 645 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035. Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 и 4 (как прямьми так и обратными),поскольку любой экструдер вообщеявляется хорошим смесителем. Кромеэтого, перемешивание расплава резкоусиливается потоком рециркуляции изза многократного разделения и слияния потока расплава при прохождениирециркулирующим потоком более длинного пути, чем прямой поток. Наличиеучастка 10 в зоне. изменения направпения винтовой нарезки обеспечиваетинтенсивное перемешивание прямогои рециркулирующего потоков в зонеих слияния. Месильный элемент 6,находящийся в осевом канале 5 шнека 2, обеспечивает перемешивание рециркулирующего потока и прямого потока, движущегося к выходному отверстию 9. Целесообразно, чтобы длинаосевого канала 5 в теле шнека 2, 20а значит и длина месильного элемента 6, т.е. призмы, размещенной в нем,превышала расстояние от радиальныхканалов 11 до торца шнека 2. Это позволит рационально использовать всю 25длину шнека 2, разместив в нем месильный элемент 6, образующий обширную рабочую зону, что обеспечиваетповьппение степени гомогенизациирасплава. Кроме этого, установка 30в продольном канале 8, соединяющемторец месильного элемента 6 (призмы)и выходное отверстие 9 экструдера,статического смесителя 12 позволит 39 4избежать 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 длинуУвеличение 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 смеси- тель полностью размещен в осевом канале 5 шнека 2, то длина экструдера не увеличивается. Уменьшение длины экструдера сокращает число нагревательных элементов, а значит обеспечивает снижение удельных затрат энергии.