Двухкаскадный экструдер для полимерных материалов

О П И С А Н И Е пв 897555ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическикРеспублик(23) Приоритет по делам изобретеиии и открытий(54) ДВУХКЛСКАДНЫЙ ЭКГТРУДЕР ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к полимерному машиностроению и может быть использовано в агрегатах дпя получения изделий из полимеров на базе двухкаскадцых экструдеров,Известен экструдер для полимерных материалов, содержащий материальный цилиндр, шнек и экструзионную головку 1)Недостатком экструдера является недостаточное перемешивание материала, поскольку длину шнека нельзя безгранично увеличивать, а при небольшой длине шнека эффективная пластикация не обеспечивается.Наиболее близким по технической сущ 15 ности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению явпяется двухкаскадный экструдер для полимерных материалов, содержащий экструдеры первого и второго каскадов, соедиценцые переход никомвыполненным с изогнутым каФналом для прохода полимера. В данном эструдере за счет наличия экструдеровпервого и второго каскадов обеспечивается достаточный для перемешивания полимера путь, а за счет установки в переходнике датчика давления, связанного с приводом экструдера первого каскада, обеспечивается регулирование производительности двухкаскадного экструдера 2. Недостатком двухкаскадного экструдера является невозможность повышения качества изделий из-за отсутствия средств регул ирован ия сопротивлен ия экструзии, связанного с регулированием сопротивлеФния прохождению полимера в изогнутом ка. нале переходника, т. е, с регулированием проходного сечения изогнутого канала, что является существенным, так как в месте поворота расплава полимера в переходнике разность давлений на внешней и внутренней стенках изогнутого канала приводит к возникновецию местных потерь, к появлению вторичных течений, к нежелательному повышению напряжения сдвига и снижению качества изде лий.Цель изобретения - повышение качест.- ва изделий за счет регулирования сопротивления экструзии.Указанная цель достигается тем, что вдвухкаскадном экструдере для полимерных материалов, содержашем экструдеры первого и второго каскадов, соединенныепереходником, выполненным с изогнутымканалом для прохода полимера, переходник снабжен установленными в месте изгиба по обе стороны изогнутого каналаперпендикулярно продольной его оси вкладышами, смонтированными с возможностью поворота и образуюшими внешнюю и внутреннюю стенки изогнутого канала,причем в переходнике выполнены обводные каналы, а во вкпадышах выполнены паралпельно их осям продольные каналы и расположенные под углом к осям вкладышей отверстия для сообщения изогнутого канала посредством продольных каналов с обводными каналами.Кроме того, на поверхности вкпадыша,образующего внутреннюю стенку изогнутого канала, выполнены выемки, а продольные каналы вкладышей выполнены с разными диаметрами, что расширяет диапазон регулирования сопротивления экструзииС целью облегчения чистки обводныхканалов, во вкпадыше, образующем внут, - реннюю стенку изогнутого канала, выполнено расположенное параллельно оси вкладыша продольное отверстие, а в переходнике выпопнены сквозные отверстия для сообщения обводных каналов через продольное отверстие с источником давленияи с атмосферой.На фиг. 1 изображен двухкаскадныйэкструдер, продольный разрез; на фиг. 2переходник двухкаскадного экструдера,поперечное сечение.Лвухкаскадный экструдер (фиг. 1) состоит из экструдеров первого 1 и второго 2 каскадов, соединенных между собой переходником 3 с изогнутым каналом 4. В месте поворота потока полимера внутренняя стенка изогнутого канала 4 переходника 3 образована поверхностью вкладыша 5, а внешняя - поверхностью вкладыша 6, установленных перпендикулярнопродольной оси изогнутого канала 4 переходника 3. В теле вкладыша 5 выполнены продольные канады 7-9 и продольное отверстие 10, расположенные параллельно его оси, которые могут быть соединены поочередно с обводными каналами 11-13, (фиг, 2), выполненными вдоль торцевых стенок переходника 3, Продоль ные каналы 7-9 также могут быть поочередно соединены с изогнутым кана лом 4 отверстиями 14-17, расположенными под углом к оси вкладыша.5. В теле вкладыша 6 соосно с ним выполнено отверстие 18, которое может быть соединено поочередно отверстиями 19-23, расположенными под углом к оси вкладыша 6 с изогнутым каналом 4 и с обводными каналами 11-13. Обводные кана;- лы 11 и 12 могут быть соединены соответственно сквозными отверстиями 24 и 25 с атмосферой и источником давления или заглушены (не показано). Вкладыш 5 снабжен выемками 26-29 на поверхности, причем, например, выемка 28 образована при крестообразном пересечении выемок 27 и 29. Отношение диаметров продольных каналов 7-9 выбрано не равным единице, например, "живое" сечение продольного канала 7 больше лживого" сечения продольного канала 9.Двухкаскадный экструдер работает следуюшим образом.Перерабатываемый материал подается экструдером первого каскада 1 через изогнутый канал 4 переходника 3 в экструдер второго каскада 2. Под действием центробежной силы инерции в месте поворота потока расплава полимера давление на внешней стенке изогнутого канала 4 повышается а на внутренней - понижается, что приводит к увеличению местных потерь давления, возникновению поперечной циркуляции и появлению вторичных течений. Это вызывает нежелательное повышение напряжений сдвига и обуславливает неравномерный расход полимера на элементарных участках в поперечном сечении потока, в частности у внешней и внутренней стенок изогнутого канала 4, что приводит к дополнительным потерям давления и увеличивает сопротивление экструзии, мощность экструдеров, снижает производительность экструзии и при достижении критических напряжений сдвига может привести к качественным изменениям в полимере и снижению качества изделий. В рабочем положении отверстие 18 и продольный канал 7 вкладышей 6 и 5 соединены отверстиями 19 и 14 д изогнутым каналом 4, Отверстия 24 и 25 заглушены.При этом продольный канал 7 соединен с обводными каналами 11-13, к которым посредством отверстий 22 и 23 подключено отверстие 18, Часть потока полимера перетекает по отверстиям 19-23, обводным каналам 11-13, продольномуканалу 7 и отверстию 11 из эоны высокого давления в зону низкого давления, Происходит выравнивание профиля давлений в поперечном сечении изогнутого канала 4 и изменяется сопротивление 56экструзии. При повороте вкладыша 5 происходит регулирование сопротивления экструзии вследствие того, что к обводным каналам 11-13. подключаются продальные каналы с различным диаметром,16 например вместо продольного канала 7 может быть прподключен продольный канал 9, гидравлическое сопротивление которого больше сопротивления продольно 35 го канала 7. Изменяется суммарное сопротивление перетеканию полимера из зоны высокого давления в зону низкого . давления, величина расхода, и, следовательно, величина напряжений сдвига в изогнутом канале 4, на входе в экстру 28 дер второго каскада 2 и на выходе из экструдера первого каскада 1. Это позволяет тонко регулировать сопротивление экструзии, а также вацсно при из:25 менении режима экструзии или марки перерабатываемого полимера. Регулирование сопротивления экструзии через изогнутый канал 4 происходит при повороте вкладыша 5 и изменении профиля и размеров изогнутого канала 4 с помощьюЗО выемок 26-29. Выемка 26 увеличивает проходное сечение изогнутого канала 4 и изменяет его сопротивление, Введение в работу выемок 27-29 позволяет изменять давление в угловых зонах изог нутого канала 4, так как часть полимера, двигаясь по крестообразно пересекающимся выемкам 27 и 29, куда она поступает из отверстий 16, 17 и продольного канала 9, подпитывает угловые Ю зоны изогнутого канала 4. Возможны и другие варианты выполнения выемок.При очистке обводных какалов 11-13 отверстия 24 и 25 соединены соответственно с атмосферой и источником дав пения, При этом к обводным каналам 11-13 поворотом вкладыша 6 подключаются отверстия 18-21 и поворотом вкладыша 5 продольное отверстие 10, Источник давления, например сжатый воздух, Ю через отверстие 25 действует на полимер, находящийся в отверстиях, заставляет его вытекать через отверстие 24. При этом предотвращается термодеструкция полимера, приводящая к повреждению по верхностей отверстий и к снижению ка чества изделий, при регулировании сопротивления с помощью выемки 26 или при переходе на другую марку полимера,предотвращается возможность смешения различных полимеров, снижающая качество изделий, и повышается универсальностьэкструдера,Предлагаемый экструдер позволяетулучшить качество изделий и снизить мощность экструзии путем регулирования сопротивления изогнутого канала, обладаетдостаточно широким диапазоном регулирования, позволяет экструдировать полимер с высокой производительностью экструдеров и предотвратить его термодеструкцию при регулировании или при пере коде на другую марку полимера, что обуславливает его универсальность. Все этоЛает возможность получить экономический эффект прц экструзии конкретноготипоразмера профиля из различных полимеров около 10 тыс. руб в год,Формула изобретения1. Двухкаскадцый экструдер для полимерных материалов, содержащий экструдеры первого и второго каскадов, соеди- ЦЕЦЦЫЕ ПЕРЕХОДНИКОМ, ВЬТПОЛЦЕННЫМ С из Огцутылг канал ом дпя пр охода и Олимера, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьгшеция качества изделий за счет регулирования сопротивления экструзии, переходник сцаб;кец установленными в месте изгиба по Обе стороны цзоггутого канала перпецдикулярпо продольной ег О Осивкладышами, смонтированными с возможностью поворота ц Образующими вцецгнсою и внутреннюю станки изогнутого канала, личем В переходнике ыыполпены Обводные каналы, а во вкладышах выполцецы параллельно их осям продопьцыо кацальг и расположенные под углом к осям вкладышей отверстия для сообщеццч изогнутого канала посредством продольных каналов с обводными каналами.2, Зкструдер по и, 1, о т и и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования сопротивления экструзии, на поверхности вкладьгша, образующего внутреннюю стенку изогнутого канада, выполнены выемки, а продольные каналы вкладышей выполнены с разными диаметрами.3. Экструдер ПО пп. 1 и 2, о т л и - ч а ю ш и й с я тем, что с целью облегчения чистки обводных каналов, во вкладыше, образующем внутрецгцою стенку изогнутого канала, выполнено расположенное параллельно оси вкладыша продольное отверстие, а:в переходнике выполнены сквозные отверстия для сообщения обводных каналов через продольное отверстие с источником давления и с атмосферой. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Завгородний 13, К, Механизация иавтоматизация переработки пластическихмасс, М., "Мипиностроение", 1970,с, 44-45,2. Патент СЕЛ % 3860220,кл, 259-192, опублик, 1975 (прототип).897555 Составитель Л, КольцоваТехред М, Тепер Корректор Л, Бокшан Редактор К, Волощук Филиал ППП "Патент", г, Ужгородул, Проектная, 4 Заказ 11828/22 Тираж 672 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская набд, 4/5