Устройство для получения полимерной смеси

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 ЯО 1237447 ди 4 В 29 В 7 42 В 29 С 47 48 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНОЙ СМЕСИ, содержащее цилиндрический корпус, окна загрузки и выгрузки, наружный полый шнек с винтовой нарезкой, соединенный с приводом вращения, размещенный в полости наружного шнека внутренний шнек, снабженный приводом противоположного наружному шнеку вращения и имеющий винтовую нарезку, противоположную по направлению винтовой нарезке наружного шнека, причем между гребнями винтовой нарезки наружного шнека в зоне отвода расплавленной смеси выполнены проходные отверстия для совмещения каналов внутреннего шнека и наружОго инска, вз, которого в зоне отвода расплавленной смеси выполнен конически расширяющися в направлении окна выгрузки, отлпчаощееся тем, что, с целью повьппения качества готового продукта при получснии смесей с тугоплавкими компонентами, последовательно зоне отвода расплавленной смеси расположены зоны плавления тугоплавких компонентов и вывода расплавленной смеси в канал наружного шнека, причем в зоне отвода расплавленной смеси вал внутреннего шнека выполнен конически сужающимся в направлении окна выгрузки, в зоне плавления тугоплавких компонентов валы наружного и внутреннего шнеков выполнены цилиндрическими, а в зоне вывода расплавленной смеси вал наружного шнека выполнен конически сужающимся в направлении окна выгрузки и имеет проходные отверстия для сообщения каналов наружного и внутреннего шнеков, при этом проходные отверстия наружного шнека расположены наклонно к его продольной оси с образованием тупого угла в зоне отвода расплавленной смеси и острого угла в зоне вывода расплавленной смеси.Изобретение относится к шнековым устройствам для переработки полимерных материалов и может быть применено для по. лучения смеси полимеров и смол в химической промышленности. Цель изобретения - повышение качества готового продукта при получении смесей с тугоплавкими компонентами.На чертеже показано предлагаемое устройство, продольный разрез.Устройство для получения полимерной смеси содержит цилиндрический корпус 1 с окном 2 загрузки, наружный полый шнек 3 с винтовой нарезкой и полостью 4, окно 5 выгрузки, внутренний шнек 6 с винтовой нарезкой, обратной направлению нарезки наружного шнека 3, проходные отверстия 7 и 8, выполненные в теле наружного шнека 3 между его гребнями винтовой нарезки.Устройство в зависимости от стадии получения полимерной смеси условно разделено на пять зон: А, Б, В, Г, Д.Длина зоны предварительного плавления (А) равна (2,5 - 5) В, (где 0 - диаметр вала наружного шнека 3).В зоне Б отвода расплавленной смеси в канале внутреннего шнека 6 выполнены проходные отверстия 7 для сообщения каналов наружного и внутреннего 6 шнеков, оси которых составляют тупой угол а с продольной осью наружного шнека 3. Причем проходные отверстия 7 по длине зоны расположены таким образом, чтобы поверхность отвода соответствовала количеству расплавленной смеси. В зоне Б вал наружного шнека 3 выполнен конически расширяющимся в направлении окна 5 выгрузки, а вал внутреннего шнека 6 - конически сужающимся, причем отношение диаметров конца вала к началу для наружного шнека равно 1,2 - 2, а для внутреннего - 0,4 - 0,7. Длина зоны Б отвода расплавленной смеси в канал внутреннего шнека 6 равна (2,5 - 5) О,Длина зоны В плавления тугоплавких полимеров составляет (2,5 - 3) О. В этой зоне валы наружного 3 и внутреннего 6 шнеков выполнены цилиндрическими.В зоне Г вывода расплавленной смеси в канал наружного шнека выполнены проходные отверстия 8, расположение которых начинается на расстоянии (0,5 - 1) Г) от начала этой зоны, Оси проходных отверстий 8 составляют острый угол р с продольной осью потока расплавленной смеси и наружного шнека 3. Длина зоны Г вывода расплавленной смеси в канал наружного шнека 3 равна (1 - 3) Р, Вал наружного шнека 3 в этой зоне выполнен конически сужающимся в направлении окна 5, а вал внутреннего - конически расширяющимся, причем отношение диаметров конца вала к началу для наружного шнека 3 0,4 - 0,7, а для внутреннего шнека 6 - 1,5 - 3. 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 Устройство также содержит зону Д перемещения и гомогенизации с длиной (2 - 4) В.Наружный шнек 3 снабжен приводом вращения (не показан), а внутренний шнек 6 соединен с приводом вращения в направлении, противоположном направлению вращения наружного шнека 3.Устройство работает следующим образом.Полимерная смесь поступает через окно 2 загрузки на переработку, проходя зону А предварительного плавления. Легкоплавкие компоненты частично плавятся и полурасплавленная смесь поступает в зону Б отвода расплавленной смеси в канал внутреннего шнека 6.В канале наружного шнека 3 происходит дальнейшее плавление с одновременным отводом расплавленной смеси в канал внутреннего шнека 6 через проходные отверстия 7.Расплавленная смесь транспортируется внутренним шнеком 6 в зону Г вывода расплавленной смеси в канал наружного шнека 3. Расплавленная смесь через проходные отверстия 8 выводится в канал наружного шнека 3,Тугоплавкие полимеры, проходя через зону В плавления тугоплавких полимеров, в канале наружного шнека 3 подвергаются интенсивному перетиру и плавятся. Далее они поступают в зону Г вывода расплавленной смеси в канал наружного шнека 3, где происходит частичная гомогенизация расплавленной смеси.Окончательное перемешивание и гомогенизация происходят в зоне Д в канале наружного шнека 3.Температурное распределение в зонах А, Б, В соответствует температурам плавления отдельных компонентов смеси, причем температурные зоны расположены по мере увеличения температур плавления в направлении перемещения материала.Вращение внутреннего шнека 6 в направлении, обратном направлению вращения наружного шнека 3, и использование конструкции проходных отверстий 7 и 8 и валов внутреннего 6 и наружного 3 шнеков способствуют полному отделению расплавленной смеси от твердой массы по всей длине зоны Б отвода расплавленной смеси в канал внутреннего шнека 6, что является необходимым условием максимального использования тепла трения при плавлении твердых полимеров в целях повышения качества готового продукта и уменьшения удельного расхода мощности,Проведение процесса плавления именно на наружном шнеке 3, характеризующемся большими габаритами, чем внутренний, также способствует повышению качества получаемого продукта и уменьшению удельного расхода мощности.Данное устройство исключает рециркуляцию.1237447 Таблица 1 Мощность, кВт Устройство Диаметршнека,Числооборотов,об/мин Отноше ние электпри -длинышпека к вода Ронагревателей диаметРУ 45 14 Базовое Предлагаемое 45 14 60 В зоне Б отвода расплавленной смеси вал наружного шнека 3 выполнен конически расширяющимся (с целью достижения степени сжатия - компрессии для интенсивного плавления с учетом отвода объема расплава легкоплавкого компонента), а вал внутреннего шнека 6 - конически сужающимся (с целью обеспечения транспортировки дополнительного объема вводимого расплава и уменьшения противодавления).В зоне 7 вывода расплавленной смеси вал внутреннего шнека 6 выполнен конически расширяющимся (с целью окончательного плавления полимерной смеси и создания давления для вывода расплава), а вал наружного шнека 3 - конически сужаю 15 щимся (для обеспечения транспортировки и увеличения свободного объема для дополнительного количества вводимого расплава.Тупой и острый углы осей проходных отверстий с осью шнека соответственно в зоне вывода и ввода расплава выполнены с целью уменьшения сопротивления потоку, плавности течения и ликвидации пульсаций и выбираются в зависимости от конфигурации шнеков с целью минимизации сопротивления при движении расплава от начала к периферии шнека.25Винтовые нарезки и направления вращения наружного и внутреннего шнеков противоположны друг другу, вследствие чего значительно увеличивается значение градиента скорости сдвига (до 2 - 3 раз) по сравнению с известными устройствами, что приводит к интенсификации процессов плавления и смешения.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществлять качественное ступенчатое плавление полимерных композиций, имеющих в своем составе легкоплавкие и тугоплавкие компоненты, и обеспечить их окончательное смешение у выхода.Устройство просто в изготовлении, компактно, не громоздко. Проходные отверстия 7 и 8 работают без дополнительных при способлений для количественного регулирования поступающего материала. Так как устройство работает без плавления твердой фазы в канале внутреннего шнека 6, то отпадает необходимость установления специальных пластин и приспособлений для отделения и продавливания твердой фазы через отверстия.Конкретный пример работы предлагаемого устройства и его эффективность по сравнению с базовым объектом - двухшнековым смесителем.Смесь состава, мас.%: сополимер этилена с винилацетатом (ЭВА) 20; канифоль 40 парафин 40, подвергалась переработке на базовом и предлагаемом устройствах.Характеристики устройства приведены в табл..Сравнительная табл. 2 технологических параметров наглядно показывает преимущества предлагаемой системы. Переработка указанной смеси на предлагаемом устройстве производится с отводом легкоплавких компонентов в канал внутреннего шнека 6. Зону Б отвода расплавленной смеси в канал внутреннего шнека 6 можно разделить на две части. Длина первой части равна (2 - 3,5) Р (Р - диаметр вала наружного шнека 3), из нее отводится около 60% парафина и 30% канифоли от начальной загрузки. Из второй зоны, длина которой (0,5 1,5) Р, отводится около 35% парафина и 60% канифоли.В конце устройства идет выгрузка. Остальная смесь выгружаемая из устройства, содержит 5% парафина; 10% канифоли и 100% сополимера ЭВА (проценты даны в отношении к исходной смеси).Отвод легкоплавких компонентов по длине устройства позволяет проводить плавление за счет тепла трения при повышенных числах оборотов и, несмотря на уменьшение времени пребывания смеси в устройстве, процент непроплавленной смеси резко сокращается. Смесь получается более светлого тона.123744 Таблица 2 Количество исКоличествонепроплавленВнешний видпродукции Устройство ного материала, 7 от исходного кг 8 - 11 Базовое проплавленными частицами 1 - 1,2 1 - 3 Гомогеннаямасса светлоПредлагаемое коричневогоцвета Составитель Л. Кольцова Редактор А. Лежнина Техред И. Верес Корректор Е. Рошко Заказ 3240/18 Тираж 640 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4