Экструдер для переработки полимерных материалов

(5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ТЕЛ ЬСТВ ВТОРСКОМУ СВИ олиме ных М,Ф,Крави Н.В.КругСР 1. СР 4. ОТКИ ОЛрудованию териалов с ия - повыЭкструдер ольной по(21) 4680110/05(71) Институт механики металлопсистем АН БССР(54) ЭКСТРУДЕР ДЛЯ ПЕРЕРАБИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к ободля переработки полимерных мнаполнителями. Цель изобретеншение надежности экструдера,содержит корпус, червяк с прод Изобретение относится к оборудованию для переработки полимерных материалов с наполнителями, например древопластиков, и может быть использовано в химической и деревообрабатывающей пром ы шлен н остях.Целью изобретения является повышение надежности экструдера.На фиг,1 схематично изображен экструдер; на фиг.2 - червяк с системой его охлаждения, продольный разрез; на фиг 3 - предохранительный клапан, разрез.Экструдер для переработки полимерных материалов содержит корпус 1 (фиг.1), горизонтально расположенный червяк 2 с лостью, теплообменик. Червяк жестко связан с теплообмеником, выполненным в виде цилиндра. По наружной его поверхности установлены подпружиненные ребристые втулки, Они соединены с приводом их осевого перемещения, Внутри теплообменника расположен поршень, соединенный с приводом осевого перемещения. Поршень снабжен датчиком контроля уровня. Привод перемещения втулок может быть кинематически связан с приводом осевого перемещения поршня. Хладагент, транспортируясь внутри червяка, нагревается, превращается в пар. Пар возвращается назад в теплообменник, где конденсируется. Ребристость теплообменника способствует хорошему охлаждению. Автоматическая регулировка ребристости и уровня хладагента дает возможностью стабилизировать тепловой режим червяка, 1 з.п.ф-лы, 3 ил. продольной полостью 3. Червяк 2 жестко связан с теплообменником 4, выполненным с ребристой наружной поверхностью а и установленным соосно червяку 2. Теплообменник 4 сообщен рабочей полостью с продольной полостью 3 червяка 2. Внутри теплообменника 4 размещен поршень 5, соединенный с приводом 6 его осевого перемещения. Теплообменник 4 выполнен в виде цилиндра 7, ребристая наружная поверхность а которого образована ребристыми втулками 8 с пружинами 9. Втулки 8 с пружинами 9 соединены с приводом 10 их осевого перемещения, образованным посредством упорной шайбы 10 и гайки 12, 3 166633310 15 20 25 30 35 40 5055 Привод 10 осевого перемещения втулок 8 может быть кинематически связан с приводом 6 осевого перемещения поршня 5, например посредством тяг,В продольной полости 3 червяка 2 (фиг.2) установлена цилиндрическая пружина 13, направление навивки которой противоположно нарезке червяка 2, Пружина 13 зафиксирована в продольной полости 3, стенками теплообменника 4 и пробкой 14, в которой выполнены отверстия 15. Поршень 5 снабжен одним или несколькими предохранительными клапанами 16 и поджат в осевом направлении через опорный под.шипник 17, например винтовым механизмом 18, смонтированным на ванне 19, В поршне 5 установлен датчик 20 контроля уровня, например поплавкового типа. Полость, образованная поршнем 5 и теплообмен н и ком 4 (цилиндрическая полость), заполнена хладагентом контура 21 охлаждения (обычно жидкость, у которой температура кипения равна или меньше температуры переработки полимера). Ванна 19 заполнена хладагентом контура 22 охлаждения, омывающим ребристую поверхность а теплообменника 4 (обычная проточная вода). Предохранительный клапан 16 (фиг.З) представляет собой смонтированный в поршне 5 шарик 23, запирающий канал 24, соединяющий цилиндрическую полость с атмосферой. Шарик 23 поджат пружиной 25, которая стопорится пробкой 26.Экструдер для переработки полимерных материалов работает следующим образом.При переработке полимерных материалов червяк 2 дополнительно разогревается за счет трения полимерного материала о червяк 2. Б результате повышения температуры нарушается, особенно при переработке высоконаполненных материалов, соотношение сил трения перерабатываемоого материала о корпус 1 и червяк 2, что неблагоприятно сказывается на производительности экструдера, энергопотреблении червяка 2 и качестве получаемых изделий из-за опасности термодеструкции расплава. Поэтому червяк 2 необходимо охлаждать, Для этого винтом 18, ввернутым в ванну 19 через опорный подшипник 17, поджимается поршень 5, в результате чего внутренний объем цилиндрической полости уменьшается, а уровень хладагента в контуре 21 поднимается до отверстий 15 пробки 14 и датчика 20 контроля уровня, который дает сигнал на привод 6 осевого перемещения поршня 5, Переливаясь через отверстия 15, хладагент контура 21 попадает в межвитковое пространство цилиндрической пружины 13 и транспортируется, переливаясь вдоль витков пружины 13 к выходному концу червяка 2. По мере захода хладагента контура 21 в продольную полость 3 червяка 2 уровень его в теплообменнике 4 опускается ниже отверстий 15, при этом дальнейший доступ его в продольную полость 3 червяка 2 прекращается. Датчик 20 контроля уровня выдает при необходимости команду на привод 6 осевого перемещения поршня 5, тем самым автоматически может поддерживать уровень хладагента в теплоабмен нике 4, Последовательно охлаждая червяк 2 снацала в зоне подшипникового узла, затем в зонах загрузки, сжатия, пластик необходимо охлаждать. Для этого винтом 18, ввернутым в ванну 19 через опорный подшипник 17, поджимается поршень 5, в результате чего внутренний объем цилиндрической полости уменьшается, а уровень хладагента в контуре 21 поднимается до отверстий 15 пробки 14 и датчика 20 контроля уровня, который дает сигнал на привод б осевого перемещения поршня 5, Переливаясь через отверстия 15, хладагент контура 21 попадает в межвитковое пространство цилиндрической пружины 13 и транспортируется, переливаясь вдоль витков пружины 13, к выходному концу червяка 2. По мере захода хладагента контура 21 в продольную полость 3 червяка 2 уровень его в теплообмен нике 4 опускается ниже отверстий 15, при этом дальнейший доступ его в продольную полость 3 червяка 2 прекращается, Датчик 20 контроля уровня выдает при необходимости команду на привод 6 осевого перемещения поршня 5, тем самым автоматически может поддерживать уровень хладагента в теплообменнике 4. Последовательно охлаждая червяк 2 сначала в зоне подшипникового узла, затем в зонах загрузки, сжатия, пластификации хладагент контура 21 нагревается и на выходе червяка 2 превращается в пар, который через отверстия 15 пробки 14 возвращается в теплообменник 4, где конденсируется на холодных стенках, благодаря тому, что рабристая поверхность а теплообменника 4 омывается хладагентом контура 22 охлаждения. Ребристость теплообменника 4 способствует хорошему теплообмену. Автоматическая регулировка уровня хладагента контура 21 в первом контуре охлаждения посредством датчика 20 контроля уровня, дает возможность стабилизировать тепловой режим червяка 2 и сделать его оптимальным в зависимости от перерабатываемого полимерного материала и производительности экструдера. При этом благодаря возможности осевого перемещения втулок 8 с пружинами 9 улучшаются условия управления1666333 40 процессами теплоотдачи в теплообменнике4, Так, перемещая при помощи гайки.12 ишайбы 11 ребристые втулки 8, можно увеличивать или уменьшать удельную теплоотдачу на рабочем участке цилиндра 7 5теплообменника 4. При этом соединениепоршня 5 с шайбой 11 посредством тяг 27обеспечивает автоматическое перемещение втулок 8 одновременно с перемещением поршня 5, т.е. с изменением длины 10рабочей части цилиндра 7.Длительная остановка червяка 2 при работающем экструдере, неисправности в системе охлаждения корпуса 1 или червяка 2;заклинивание экструдата в экструзионной 15головке, повышенная нагрузка на червяк 2(увеличены обороты) - все это в отдельностиили совместно может привести к резкомуперегреву червяка 2, вследствие чего повысится давление в теплообменнике 4. В этом 20случае срабатывает предохранительныйклапан 16, настроенный на предварительнозадаваемое давление, Излишки паров хладагента контура 21 выбрасываются черезканал 24 в атмосферу, сигнализируя обслуживающему персоналу экструдера о перегреве червяка 2. В результате выбросадавление внутри теплообменника 4 падает,срабатывает пружина 25, поджатая пробкой26, воздействуя на шарик 23, который блокирует канал 24 поршня 5,Интенсивность отдачи тепла от наружной поверхности теплообменника будет зависеть не только от общей площади ребер,но также и от их расположения относительно активной зоны теплообменника пути тепла от источника к ребрам). Повышая концентрацию ребристых втулок в активной зоне теплообменника(зона между поршнем и червяком) можно увеличить скорость внешней теплоотдачи, а при понижении - наоборот,Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет повыси;ь надежность экструдера за счет поышения прочности, жесткости и ремонтопригодности теплообменника, оптимизировать условия теплообмена и в конечном счете повысить качество изделий и производительность процесса.Формула изобретения 1. Экструдер для переработки полимерных материалов, содержащий корпус, горизонтально расположенный червяк с продольной полостью и жестко связанный с червяком теплообменник, выполненный с ребристой наружной поверхностью, установленйый соосно червяку и сообщенный рабочей полостью с продольной полостью червяка, и поршень, соединенный с приводбм его осевого перемещения, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения надежности экструдера. теплообменник выполнен в виде цилиндра, в котором расположен поршень, а ребристая наружная поверхность образована установленными на наружной поверхности подпружиненны- ми ребристыми втулками, соединенными с приводом их осевого перемещения,2, Экструдер по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что привод осевого перемещения втулок кинематически, связан с приводом осевого перемещения поршня.1666333 Составитель О, УгрецоТехред М,Моргентал рректор М. шарош Редактор Ю. Серед Гагарина, 10 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгор аз 2488 Тираж 393 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССРр 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5