Червячный экструдер для переработки полимерных материалов

) Заявлено 30,0 1) 2377638/05 .2) 30,06.75 3) Прио оудеротеенний комете СССР оо делам изобретений а открытий(53) УБК Бтоллетень иковано опублик 8.057.3088.8) Дат ния описания 25,09,7 2) Автор изобрете Иностранец арль МайллефеШвейцария) фир рС Иностран(54) ЧЕРВЯЧНЫЙ ЭКСТРУДЕР ДЛЯ МАТЕРИАЛичива О Изобретение касается оборудования для переработки полимерных материалов, в частнос.ти конструкции червячных зкструдеров,Известен червячный зкструдер для переработки полимерных материалов, содержащийкорпус и установленный в нем с возмож.постыл вращения червяк, имеющий винтовуюнарезку с постоянным шагом и профилем иребра жесткости, одно иэ которых имеет по.стоянный профиль по всей длине, а друтое -постоянно возрастающий профиль, при этомв ребрах выполнены канавки 1),Недостаток экструдера - невысокие производительность и качество экструдера.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому экструдеру являетсячервячный экструдер для переработки полимерньтх материалов, содержащий цилиндр и установленный в нем с зазором червяк с приво.дом вращения, разделенный по длине по мень.шей мере на три последовательные зоны: подачи, пластикации и гомогеннзации, причем эо.на пластикации выполнена с двумя винтовыми нарезками, образующими между собой ходной и выходной каналы с соответственн ньшающимся и увел ющимнии перемещения материала прох днъем 121;Такой экструдер также не позволяет повысить производительность,Для повышения производительности экструдера по меньшей мере одна винтовая нарезкав зоне пластикации выполнена с проходами,соединяютцими входной и выходной каналымежду собой, причем площатв поперечною сечения проходов составляет 20% площади по.перечного сечения нарезки, а ширина каждогопрохода составляет 1% диаметра червяка,Проходы ьюгут быть выполнены в видепрорезей, параллельных продольной оси червяка, причем глубина прорезей может бытьравна высоте нарезки или меньше высотынарезки; а ширина - больше величины зазора между червяком и цилшщром.Проходы могут быль выполнены в обеихнарезках, при этом онн могут быль выполнены в виде сквозных отверстий или прорезей, наклоненных к продольной оси червяка.3На фнг. 1 изображен предложенный экструдер в разрезе, общий вид; на фиг. 2 и 3 -проходы винтовой нарезки, выполненные ввиде прорезей, параллельных продольной осичервяка (фиг, 2), или наклоненных к продолыюй оси червяка (фиг. 3); на фиг. 4 -то же, в виде сквозных отверстий,Червячный экструдер содержит цилиндр 1с загрузочным бункером 2 и червяк 3, вход.ной конец которого снабжен шпицами 4,соединяющими его с приводом вращения (начертежах не показан). Начииая с входного конца, червяк делится на несколько эон: зону Аподачи, входной конец которой отделен от привода уплотнениями 5, зону Б пластификации и зонуВ гомогенизации.Между зоной А подачи и зоной В пластификации размещается промежуточная зона Г,называемая переходной зоной.В зоне А подачи червяк имеет две парад.лельные винтовые нарезки 6 и 7, Зона А на.ходится под бункером 2 и предназначается дляподачи гранул полимерного материала в цилиндр 1 посредством его сжатия до заданногодавления и сообщения массе материала усилия,обеспечивающего ее перемещение в сторонувыхода. Для распределения гранул во входной части цилиндра 1 предусмотрена переходная эона Г, в которой находится одна иэдвух нарезок 6 и 7. Диаметр стержня червяка в этой переходной зоне несколько боль.ший, чем в зоне подачи. Следовательно, стер.жень имеет соединительную поверхность "а"между обеими зонами. Непосредственно запереходной зоной Г следует эона пластикации, в которой червяк содержит две нарезки 8 и 9 постоянного, но различного шага,Нарезка 8 простирается в удлинении нарезки7 стемже шагом, а нарезка 9 имеет меньщий шаг. Она начинается на входной стороненарезки 8 в начале эоны Б, ностепеино расхо.дится так, что в конце зоны пластикации онасоединяется с выходной стороной той же нарез.ки, описав путь, содержащий на один витокбольше, На нижнем конце нарезки 8 имеетсявыточка 10, Ее глубина немного меньше вы-соты нарезки, Нарезка 8 простирается по край.ней мере на два полных витка. Ее входнаяи выходная стороны имеют наклон относительно цилиндрической поверхности, которая ограничивает стержень червяка,Нарезки 8 и 9 имеют одинаковый профиль,однако высота нарезки 9 может быть несколько больше или несколько меньше, чем высо.та нарезки 8. Зазор между нарезкой 9 и цилинщюм будет меньше или больше, чем зазор между нарезкой 8 и цилиндром.Нарезка 8 снабжена большим количествомпроходов 11, расположенных в радиальномнаправлении гребней витков нарезки к стержню червяка688112 405055 5 1 О 15 20 25 З 0 55 4Проходы 11 параллельны продольной осичервяка 3, площадь их поперечного сечениясоставляет 20% от площади поперечного сечения нарезки, а ширина каждого прохода со.ставляет 1% диаметра червяка.Нарезка 8 ограничивает на входной стороневходной канал 12, а на выходной стороне - .выходной канал,13, Входной канал имеет сечение, которое уменыпается до нуля в конце зоны Б пластикации, а выходной канал 13имеет увеличивающееся сечение,Наличие проходов, связывающий выходнуюсторону нарезки с ее входной стороной в эо.не пластикации, увеличивает производитель.ность экструдера не только в случае, еслиэти проходы выполнены в червяке с двумянарезками постоянного, но различного шага,(см. фиг, 1), но также и в случае, если лро.ходы выполнены между выходной и входнойсторонами нарезки 9 или в обеих нарезках8 и 9, Если одна из нарезок 8 или 9 пре.рывается на своем входном конце или насвоем выходном конце до соединения с другой нарезкой, то производительность увеличивается вследствие наличия проходов 11, Нетнеобходимости в том, чтобы шаг нарезкибыл различным, ни также в том, чтобы чис.ло нарезок отличалось на одну. Во всякойвинтовой нарезке, перемещающей пластицированный материал к выходной стороне, в зонепластикации наличие узких и многочисленныхпроходов, непосредственно соединяющих вы.ходную и входную стороны нарезки, вызывает повышение производительности при одновременном улучшении лластикации,Проходы 11 могут представлять собой не только радиальные прорези, параллельные продольной оси червяка, а могут быть выполнены наклоненными к продольной оси червяка (фиг. 3) или в виде сквозных отверстий "б" в нарезке (см. фиг, 4). Предпочтительно, чтобы размеры прорезей были больше зазора между червяком и цилиндром, но их максимальные размеры ограничиваются размерамигранул. Если прорези радиальные,они могут располагаться по радиусу до уровня стержнячервяка или же только до промежуточнойглубины между стрежнем червяка и гребнемвитка нарезки. Необходимо, чтобы в зонепластикации каждая гранула пересекала предусмотреннь 1 е проходы, т.е, прорези или зазор между червяком и цилиндром, что обеспечи. вает плавление вещества по крайней мере наповерхности и уменьшение размера гранул,Работает экструдер следующим образом., Материал из бункера 2 поступает на червяк 3 и нарезками 6 и 7 из зоны А транс.портируется через зоны пластикации 6 и гомо.688112 5генизации В к выходу. Не полностью пласти. цированный материал, находящийся в зоне Б, противодействует этому перемещению в сторону выхода и препятствует созданию давления вдоль жлиндра экструдера.Следовательно, для увеличения расхода ма. териала целесообразно, чтобы нагрев и ппасти. кация гранул происходили как можно быстрее для того, чтобы уменьшить торможение в резельтате трения. Увеличение поверхности контакта вследствие наличия прорезей благоприят. ствует теплопередаче.При работе червяка описываемой конструк. ции соавнительно высокое тепловыделение про. исходит начиная от входа ципиндра, когда гранулы находятся в твердом состоянии и, следовательно, создают большое сопротивление перемещенио, Это тепловыделение приводит к нагреву металлических частей и именно стержня червяка, температура которого может достичь величины, превышающей температуру размятчения полимерного материала, поэтому вследствие теплопроводности червяк будет нагреваться до зоны пластикации, где ме. талл находится при температуре, превышающей среднюю температуру массы в процессе пластикации. многочисленные проходы, устроенные в винтовой нарезке, позволяют каждой частице пластического вещества оставаться в контакте или в непосредственной близости от поверхности червяка и нагреваться под его воздействием в течение большего промежутка времени, чем если бы одним из каналом являлся зазор между винтовой нарезкой и цилиндром. При применении предложенного экструдера благодаря наличию проходов в нарезке червяка ускоряется пластикация материала, прн этом сопротивление, которое материал оказывает своему перемещению в сторону выхода, уменьшается. Эффект выдавливания, созцаваемый нарезками 6 и 7, обеспечивает более интенсивное течение массы, результатом чего является повышение производительности, а также снижение температуры, что позволяет еще больше увеличить скорость вращения червяка и, следовательно, производительность экструдера,6Формула и з о б р е т е н и я1. Червячный экструдер для переработкиполимерных материалов, содержащий цилиндри установленный в нем с зазором. червяк сприводом вращения, разделенный по длинепо меньшей мере на три последовательныезоны - подачи, пластикации и гомогенизации,причем зона пластикации выполнена с двумявинтовыми нарезками, образующими междусобой входной и выходной каналы с соответственно уменьшающимся и увеличивающимсяв направлении перемещения материала про.ходным сечением, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения производитель.ности экструдера, по меньшей мере одна вин.товая нарезка в зоне пластикации выполненас проходами, соединяющими входной и выходной каналы между собой, причем площадьпоперечного сечения проходов составляет 20%площади поперечного сечения нарезки, а ши.рина каждого прохода - 1% диаметра червяка.2, Экструдер по п, 1, о т л и ч а ю щ и й.с я тем, что проходы выполнены в виде про.резей, параллельных продольной оси червяка.3, Экструдер по пп, 1 и 2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что глубинапрорезей выпол.иена равной высоте нарезки.4. Экструдер по пп, 1 и 2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что глубина прорезей выполнена меньшей высоты нарезки,5. Экструдер по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что ширина прорезей выполнена большей величины зазора между червякоми цилиндром,6, Экструдер по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что проходы выполнены в обеихнарезках.7, Экструдер по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что проходы выполнены в видесквозных отверстий.8. Экструдер по и. 1, о т л и ч а ю гц и йс я тем, что проходы выполнены в виде про.резей, наклоненных к продольной оси червяка..Источники информации, принятые во внима.ние при экспертизе1. Патент Великобритании У 1359672,кл. В 5 А (В 29 Р 3/02, 3/06), 10.07.74,2. Патент ФРГ Уф 1207074, кл. 39 а 3/02,1970. (прототип) . 5 11 15 20 25 зо 35 40 45688112 и 8,Составитель Э. Гольтякова техред З.Ф нта Корре Редак Лукач агребель аэ 5753/55 Тираж 771 П ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д, 4/5