Дисковый экструдер для переработки полимерных материалов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик р 11952649(51 М. Кл з с присоединением заявки Мо В 29 Р 3/012 Государственный комитет С С СР по делам изобретений и открытийОпубликовано 230882, Бюллетень Мо 31 Дата Ьпубликования описания 23,08.82В,А.успенский, И,М.Кузяен, В.И,Сытар, В.Е.КАочко 4 а,.И.И.Начовный, Ю. А. Кузнецов, С. В.Портненкои И.Г.Плошенкои Вф1 аДнепропетровский ордена Трудового Красного наменйхимико-технологический институт им. Ф.Э.ДзержинСкого(54) ДИСКОВЫЙ ЭКСТРУДЕР ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к оборудов; нию для переработки полимерных материалов;в"частности к конструкциям дисковых экструдеров.Известен дисковый экструдер для переработки полимерных материалов, содержащий корпус с загрузочной воронкой и вращающийся диск, образующий с корпусом узкощелевой рабочий зазор ) 1.Недостатками экструдера являются значительная требуемая мощность привода, обусловленная развитой поверхностью сдвига, и ограниченная производительность из за невысоких давлений, развиваемых н узкощелевом рабочем зазоре.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому рену)тьтату является дисковый экструдердля переработки полимерных материалов, содержащий снабженный загрузочный воронкой корпус, на котором смонтированы подвижный и неподвижный дискиобразующие. между собой рабочий зазор и ультраэвукоаой излучатель 2).Недостатками дискового экструдера янляются низкое качестно иэделий, обусловленное тем, что происходящие процессы в рабочем зазоресднигоные деформации и ультразвуковые колебания не могут разнитьнеобходимые механические процессы,приводящие к разрыву химическихсвязей и образованию свободныхмолекул и радикалов и низкая степень диспергиронания, обусловленная невозможностью регулировки механическими процессами по радиусудиска, что вызвано наличием одногорезонатора, кбторым является вра- .щающийся диск.Цель изобретения - повышениекачества изделий за счет регулировки механа-химических процессов поинтенсивности и по радиусу диска.Указанная цель достигается тем,что дисковый экструдер для переработки полимерных материалов, содержащий снабженный загрузочнойворонкой корпус, на котором смонтированы подвижный и неподвижныйдиски, образующие между собой ра 2 у. бочий зазор, и ультразвуковой излучатель, экструдер снабжен источником электрогидравлического удара,выполненным н виде пар соосных .электродов с системой подвода электрического разряда концентрично ус 952649танонленных на подвижном и неподвижном дисках, а ультразнуковой излучатель выполнен в виде концентричных колец, размещенных на неподвижном диске.На фиг.1 показан дисковой экструдер, общий нид; на фиг.2 - разрезА-А на Фиг,1; на фиг.З - узел Х наФиг.1; на Фиг,4 - вариант выполнения источника электрогидравлического удара. ОДисковый экструдер для переработки полимерных материалов (Фиг,1)содержит корпус 1 с загрузочной воронкой 2 и неподвижным диском 3, вкотором имеется экструзионное отверстие 4. Внутри корпуса 1 расположенвращающийся диск 5, соединенный через изолирующую прокладку 6 с элементом с червячной нарезкой 7.Вал 8 диска 5 через изолирующую 20втулку 9 и шестеренчатую передачу10 связан с двигателем 1 Д. Установка втулки 9 производится через подшипники 12 в основании 13, к которомутакже кРепится корпус 1. На неподвиж ном диске 3 и вращающемся диске 5установлены пары соосных электродов14, причем с диском 3 онисоединенычерез изолирующие вставки 15, Крометого, на неподвижном диске 3 смонтирован ультразвуковый излучатель 16,выполненный в виде концентричныхколец В конце вала 8 предусмотрентокоотнодящий элемент 17. Междудисками 3 и 5 находится рабочий зазор 18. Концентрические кольцаультразвукового излучателя 16 ипары соосных электродов 14 крепятсяпоочередно по концентрическим окружностям, соответственно на торцовыхповерхностях неподвижного 3 и под Овижного вращающегося 5 дисков (фиг.2),Ультразвуковой излучатель 16(фиг,З) включает в себя электроакустический преобразователь 19,волнонод 20 и кольцевую пластину 21, 45котора,я является вторичным акустическим резонатором и крепится кдиску 3 через прокладку 22, являющуюся акустическим изолятором.Источник электрогидравлического 5 Оудара (фиг.4) включает высоковольтный трансформатор 23, параллельносоединенный с конденсатором 24через выпрямитель 25, формирующийискровой промежуток 26 и пары соосных электродов 14,Дисковый экструдер работает следующим, образом.Перерабатываемый материал череззагрузочную воронку 2 подается на бО элемент с червячной нарезкой 7,которая транспортирует его в рабочий зазор 18, в котором под действием больших сдвиговых деформаций происходит его перемешивание, Эффект б 5 нормальных напряжений, имеющий место в рабочем зазоре 18, обуславливает центростремительное течение материала и его истечение из выходного экструзионного отверстия 4. В рабочем зазоре 18, кроме вышеперечисленных процессов, происходят явления, связанные с ультразвуковым воздействием и электрогидравлическим ударом. Выпрямленное напряжение с высоковольтного трансформатора 23 заряжает конденсатор 24, максимальное напряжение на котором определяется длиной формирующего иекроного промежутка 26 и может регулироваться изменением напряжения н первичной обмотке трансформатора 23.Когда напряжение на конденсаторе достигает соотнетстнующего значения,происходит одновременный элект рический пробой формирующего и рабочего искровых промежутков. Искровой разряд при разности потенциалов между электродами 14 на дисках 3 и 5 в 60-100 кВ, длительностью несколько мкс с амплитудой тока в несколько тысяч.А вызывает в расширяющемся с огромной скоростью канале разряда резкое повышение давления, вследствие несжимаемости материала.В предлагаемой конструкции предусмотрен подвод искрового заряда через электроды 14, установленные на диске 3, а отвод через электроды 14, установленные на диске 5 и далее через нал 8 и токоотнодящий элемент 17. Звуковое давление от пластин 21, распространяясь в ниде волн определенной амплитуды и частоты, вызывает переменное изменение давления системы. При уменьшении давления до величины, превышающей когезионную прочность полимера, образуется кавитационный пузырек. При дальнейшем падении давления Пузырек увеличивается в объеме, достигает максимальных размеров для данных параметров, включающих частоту, амплитуду, когезионную прочность, температуру и т.д.При повышении данления объем пузырька уменьшается до полного его исчезновения, происходит схлопывание кавитационного пузырька, в результате чего возникают мощные гидравлические удары. Эти кавитационные гидравлические удары возникают и при схлопывании полости канала разряда. Они вызывают ударные волны, которые интерферируют при отражении от поверхностей дисков 3 и 5, вызывая повышение давления порядка сотен А и обуславливая возникновение потоков с огромным градиентом скоростей.Изменяя ультразвуковой импульс или электрический разряд в предлагаемом дисковом экструдере, можно регулировать итенсивность механических процессов как по радиусу, так и по времени.Перечисленные явления вызывают механо-химические процессы в полимерах, которые приводят к разрушению структуры полимеров до определенного заданного уровня, образуя при этом в зависимости от поставленной задачи системы с более узким дисперсным составом, имеющие более высокие показатели физико-механических свойств; активные радикалы, взаИмодействующие между собой и с неактивными компонентами, образуя материалы с повышенными показателями свойств и суспензии природных полимеров, позволяющие экстрагировать связанный в них белок, нуклеиновые кислоты и др.Формула изобретенияДисковый экструдер для переработки полимерных материалов, содержащий снабженный загрузочной воронкой корпус, на котором смонтированыподвижный и неподвижный диски,образующие между собой рабочий зазор, и ультразвуковой излучатель,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения качества изделийза счет регулировки механо-химических процессов по интенсивностии по радиусу диска, экструдер снаб 10 жен источником электрогидравлического удара, выполненным в виде пар соосных электродов с системой подвода электрического разряда, концентрично установленных на подвижном и15 неподвижном дисках, а ультразвуковой излучатель выполнен в виде концентричных колец, размещенных на неподвижном диске.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 283559, кл, В 29 Р 3/012, 1961.2. Авторское свидетельство СССРР 540748, кл. В 29 Р 3/06, 1976 (про 25 тотип)