Экструдер для переработки порошковых материалов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК А 1 801451 О 4 8 ЛЫ:иЖ"3В 1"Л ", Е Ом ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ н двтоеСКОМУ Свидетельству ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(Зб) Авторское свидетельство СССР У 751647, кл. В 29 С 47/38, 1978.Авторское свидетельство СССР В 139565 кл В 22 У 3/20 1983 (54) ЭКСТРУДЕР ДГ 1 Я ПЕРЕРАБОТКИ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к переработке полимерных материалов, в том числе и наполненных отходами древесины. Цель изобретения - повьппение качестна перерабатываемых полимерных материалов. Для этого экструдер содержит размещенные концентрично в корпусе наружный шнек с винтовой нарезкой по внутренней поверхности и экструзионный внутренний элемент, Внутренний элемент установлен в корпусе неподвижно, соединен с дорном и име) 4 В 29 С 47/38, В 27 Б 3/28 ет ступенчатую рабочую поверхность.Рабочая поверхность наружного шнекаадекватна поверхности внутреннегоэлемента. Дорн образует с пройнлирую"щими элементами матрицы профилпрующийканал. Матрица жестко соединена скорпусом. Глубина винтовой нарезкиуменьшается в направлении матрицы.Длина рабочей поверхности наружногошнека равна длине корпуса. Дорн ипрофилирующие элементы выполненысменными. При работе материал из зоны загрузки поступает в экструдер,подвергается сжатию, плавлению, перемешиванию с наполнителями и поступа"ет в проФилирующнй канал. При этом врасплаве отсутствует радиальноескольжение материала, что исключаетего пережог. Предотвращение сдвиговых напряжений между неподвижными дорном и матрицей исключает разрушениеармирующих элементов, что повьппаеткачество изделий. 4 ил.Изобретение относится к переработ" ке полимерных материалов и может быть использовано в строительной и химической промышленности, при изготовлении длинномерных погонажных из-, делий как на основе чистых порошковых материалов, так и на основе отходоа древесины и порошковых компонентов. 10Цель изобретения - повышение качества перерабатываемых полимерных материалов.На фиг.1 изображен экструдер для переработки полимерных материалов; 15 на фиг.2 - разрез А-А на фиг,1 1 с дорном для формования . гладкой внутренней поверхности трубы); на фиг,3- то же, с дорном для формования рифленой поверхности трубы; на фиг,4 -20 то же, с дорном для формования внутренней поверхности изделия - поручня.Экструдер для переработки полимерных материалов содержит корпус 1, в котором концентрично размещены 25 экструдирующие элементы в виде наружного шнека 2 с винтовой нарезкой 3 по внутренней рабочей поверхности и внутреннего элемента 4, жестко,соединенного с корпусом 1, смонтированного. неподвижно относительно наружного шнека 2, выполненного со ступенчатой рабочей поверхностью 5, концентрично расположенного в шнеке 2 и сое-, диненного, например, при помощи резьбового соединения, со съемным дорном35 6 для формования внутренней поверхности экструдируемых изделий.Наружный шнек 2 снабжен индиви" дуальным приводом 7 вращения, распо ложенным в корпусе 1. Последний со стороны расположения дорна 6 жестко соединен с матрицей 8, в которой установлены сменные профилирующие элементы 9 и 10, напримерю в виде полувтулок, образующих с дорном 6 профилирующий канал, а с другой сторовы закрыт крышкой 11, с которой связан загрузочный бункер 12, Матрица 8 состоит, например, из основания 13 и обечайки 14 и жестко соединена с корпусом 1 посредством основания 13.Внутренний элемент 4 крепится к крышке 11.при помощи хвостовика 15, на котором выполнена резьба и установлены гайка 16 и контргайка 17.55 Ступенчатая рабочая поверхность 5 внутреннего элемента 4 состоит, например, из крайних цилиндрических участков 18 и 19 длиной 3. и 3. ипромежуточных (средних) конусныхучастков 20 и 21 длиной 1 и 1плавно переходящих один в другой, Приэтом внутренняя поверхность винтовойнарезки 3 наружного шнека 2 адекватна ступенчатой рабочей поверхности5 внутреннего элемента 4 и между этими поверхностями обеспечена, например, скользящая посадка,Участок 18 внутреннего элемента4 образует с наружным шнеком 2 зону22 загрузки, участок 20 - зону 23плавления с предварительным уплотнением перерабатываемого материала,участок 21 - зону 24 сжатия,участок19 - зону 25 дозирования.Величина (длина) рабочих зон 2225 зависит от состава перерабатываемого материала, Степень уплотненияэкструдата зависит от конусностиучастков 20 и 21 внутреннего элемента 4, характеризующихся соответственно углами сс и. Для повышениягомогенизации перерабатываемогоматериала в зоне 23 плавления научастке 20 внутреннего элемента 4 вы"полнена винтовая канавка 26 противоположного направления направлениювинтовой нарезки 3 наружного шнека 2.Внутренний элемент 4 выполнен свмонтированным вовнутрь .его электронагревателем (не показано), Глубинавинтовой нарезки 3 выбрана уменьшающейся в направлении матрицы 8. Длинарабочей поверхности 3 равна. длине . окорпуса 1.Монтаж экструдера для переработкиполимерных материалов осуществляютследующим образом.В корпусе 1 устанавливают наружныйшнек 2 и соединяют его с индивидуальным приводом 7 вращения, Затем,вовнутрь наружного шнека 2 вводятвнутренний элемент,4, На хвостовик15 последнего устанавливают крышку11, которую крепят к корпусу 1, например, при помощи болтов. Внутренний элемент 4 фиксируют при помощигайки 16 и контргайки 17, устанавливаемых на хвостовике 15.К крышке 11 подсоединяют загрузочный бункер 12. Далее, к внутрен-нему элементу 4 присоединяют, например, при помощи резьбового соединения,дорн 6. Затем собирают матрицу 8,для чего профилирующие элементь 1 9и 10 в виде полувтулок устанавливаютз14504 в обечайке 14, которую крепят, например, при помощи болтов, к основанию 13. После этого к корпусу 1 жестко присоединяют матрицу 8 с профилирую 5 щими элементами 9 и 10, например, при помощи болтов.Экструдер для переработки полимерных материалов работает следующим образом. 1 ОПеред включением экструдера дпя переработки полимерных материалов (фиг.1) подают напряжение к нагревателю, расположенному внутри внутреннего элемента 4 (не показано). Нагрев 15 последнего осуществляют до температуры плавления перерабатываемого полимерного или древесно-полимерного материала. Затем включают привод 7 вращения наружного шнека 2 и подают пе - 2 ц 1 рерабатываемый материал в загрузочный бункер 12. Из последнего материал самотеком поступает в зону 22 загрузки, заполняя межвитковое пространство между наружным шнеком 2 и внутрен ним элементом 4.При вращении наружного шнека 2 забор материала и его сжатие осуществляются за счет винтовой нарезки 3, выполненной на внутренней поверхнос- ЗО ти наружного шнека 2Равенство шага винтовой нарезки 3 обеспечивает пе" . ремещение материала вдоль внутреннего элемента 4. Далее материал поступает в зону 23 плавления, где за35 счет изменения глубины винтовой нарезки 3 наружного шнека 2 (за счет выполнения участка 20 внутреннего элемента 4 конусным с углом конуса К ) происходит предварительное его сжа тие, а за счет нагрева внутреннего элемента 4 - плавление материала,Материал в виде втулки, входящей в зацепление с наружным шнеком 2 (с 45 винтовой нарезкой 3 по его внутренней поверхности), с большим напором перемещается вдоль внутреннего элемента 4При этом в зоне 23 происходит интенсивное перемешивание материала за счет выполнения на участке внутреннего элемента 4 винтовой канавки 2 б противоположно направленной направлению винтовой нарезки 3 наружного шнека 2. Так как глубина винтовой нарезки 3 наружного шнека 2 вдоль участка 20 внутреннего элемента 4 уменьша-: ется, то происходят сжатие и предварительное уплотнение материала,041(роме того, по мере продвиженнт расплава материала вдоль участка 20 происходит его плавление за счет контакта с нагретой поверхностью внутреннего элемента 4, а также за счет энергии диссипации, т.е. сил трения мехду слоями расплава в зазоре между наружным пшеком 2 и внутренним элементом 4. При этом диссипативная составляющая будет тем больше, чем вьппе вязкость расплава. Вязкость зависит от температуры. Таким образом практически исключается перегрев или недогрев массы (экструдата) на выходе из экструдера.Иэ зоны 23 плавления расплав поступает в зону 24 сжатия. При этом за один оборот наружного шнека 2 в зоне 22 загрузки происходят забор перерабатываемого материала по количеству, равному суммарному объему одного шага межвиткового пространства между наружным шнеком 2 и внутренним элементом 4, точнее его участком 18, а также продольное перемещение материала вдоль внутреннего элемента 4 на один шаг винтовой нарезки, что обеспечивает его непрерывное поступление в зону 24 сжатия.В зоне 24 расплав за счет дальнейшего более интенсивного уменьшения глубины винтовой нарезки 3 наружного шнека 2 (за счет выполнения участка 21 внутреннего элемента 4 конусным с углом конуса, причем угол) угла в-) уплотняется до необходимой плотности, превращаясь в монолитную массу. уменьшение зазора между наружным шнеком 2 и внутренним элементом 4 обусловливает увеличение скорости течения расплава, что сопровождается деформацией, а следовательно, и эффектом перемешивания.В зону 25 дозирования расплав поступает в виде полоски монолитной массы непрерывно движущейся по периметру участка 19 внутреннего элемента 4При этом в расплаве отсутствует радиальное скольжение материала, что исключает его пережог. Из эоны 25 дозирования расплав поступает в полость матрицы 8, где сменные профилирующие элементы 9 и 10 формуют наружную поверхность экструдируемого иэделия, а съемный дорн 6 внутреннюю поверхность (фиг.2-4). При этом качество поверхности экструдируемых изделий зависит только от5 1451040 . 6качества (чистоты) рабочих (формую- ности изделий; воэможность беэ испольщих п верх) поверхностей сменных элементов зования дополнительных сложных уст 9 и 10 матрицы 8 и съемного дорна 6, ройств обеспечить переналадку на потак как граничные слои расплава, лучение экструдируемых изделий раэличконтактирующие с ними, имеют только ного профиля.осевое перемещение вдоль оси матрицы8 (вдоль оси экструдера). Формула изобретения11 ри переработке полимерных материалов, армированных армирующими эле" 10 Экструдер рля переработки порошкоментами, например, кордным волокном, вых материалов, содержащий корпус сдревесными опилками и,т.п.,ми и,т п и поступ- загрузочным бункером, концентричноленин расплава мятериайа в полость размещенные в нем наружный шнек, соематрицы из зоны д р8 о25 ози ования не диненный с приводом вращения и выполпроисходит за счет сдвиговь ди овых деформа ненный с винтовой нарезкой по внутрен"ций разрушения армирующих элементов, ней рабочей поверхности, и экструтак как сдвиговые напряжения в мате- зионный внутренний элемент, выполнениале отсутствуют вследствие того, ный со стуный со ст пенчатой рабочей поверхчто дорн 6 и профилирующне элементы ностью и соединенный с дорном, кото 9 и 10 матрицы 8 являются неподвижны рый смонтирован с образованием с мат"ми по отношению к движущемуся распла- рицей профилирующего канала, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюву,повышения качества перерабатываемыхПредлагаемый экструдер для перера- полимерных материалов, внутреннийботки полимерных материалов обеспечи б элемент жестко соединен с корпусомвает повышение качества поверхности и смонтирован неподвижно относительэкструдируемых изделий за счет предот- но наружного шнека, длина рабочей повращения радиального скольжения мате- верхности которого выбрана равной дли"риала и сложного перемещения гранич- не корпуса, причем внутренняя поверхных слоев расплава; полное использо- З 0 ность винтовой нарезки наружного шневание свойств армированных материалов ка адекватна рабочей поверхности внутвследствие предотвращения разрушения реннего элемента, а глубина винтовойих армирующих элементов на участке нарезки наружного шнека выбранаперехода внутреннего элемента в дорн уменьшающейся в направлении матрицы,длярмфо ования , внутренней поверх- которая жестко закреплена на корпусе.ЗБПроектная,Заказ 7025/14 ВНИИПИ Государственного ко 113035, МосТираж 536митета по изобретениям иква, Ж, Раушская наб роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Уж дписноеткрытиям при ГКНТ СССРд. 4/5