Дисковый экструдер для переработки полимерных материалов

(6 ) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 08.1080 (21) 2990475/23-05с присоеиинениехт заявки М -1)М. Кл. В 29 Г 3/012 3 Ьвударстааев% квинта СССР ао данаи нзабратеннЯ н открытнй(53) УДК 678.057. .33 088.8) публиковано 30. 06. 82.БелДата опубликования описания летень М 24,8 Успенский, Ю.А. Кузнецов, И.М, Кузяев.С,Ъ." 11 и В,И, Абрамов -",ЖЩ- . В. 72) Авторы изобретения Днепропетровский ордена Трудового мико-технологический институт им. о) ДИСКОВЫЙ ЭКСТРУДЕР ДЛЯ ПЕРЕРА ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ Недостатками известного дисковогоэкструдера являются низкая степеньдиспергирования, гомогенизации икачества смешения расплава, особеннопри переработке многокомпонентныхкомпозиций; необходимость переустановки регулировочного кольца, которое распределяет полурасплав междузазорами, при подборе оптимального орежима работы каждого рабочего зазора, что связано с разборкой, чисткой и сборкой экструдера и приводитк значительной потере времени. носится к полимерию и предназначено при переработке композиций на материалов в осоцелях повышения х изделий к распл требования высокой ования, гомогениза ешения. Известен дисковый экструдер, содержащий неподвижный корпус с загрузочной горловиной и экструзионным отверстием и концентрично уста новленные в корпусе полый вращающийся диск с проходными окнами для расплава, образующий своей наружной торцовой поверхностью с внутренней поверхностью корпуса первый рабочий зазор, и цилиндрический элемент, смонтированный в полости вращающегося диска и образующий с ним второй рабочий зазор1 . ническойзультатур для Наиболее близким по те щности и достигаемому р ляется дисковый экструд реработки полимерных ма одержащии неподвижныи .ко узочной горловиной и фор тверстием и концентрично енные в корпусе полый вр диск и два цилиндрически с параллельными торцовым Изобретение отному машиностроендля использованиямногокомпонентныхоснове полимерныхбенности, когда вкачества получаемву предъявляютсястепени диспергирции и качества см ериалов,пус с эагующимустановщающийся элемента поверх3 9 ностями, образующими с дискомдва сооб щенных проходными окнами рабочих зазора 21.Недостатками известного дискового экструдера являются низкое давле" ние расплава на выходе экструзион" ного формующего отверстия, обусловленное тем, что расплав, пройдя первый рабочий зазор сталкивается с гидравлическим сойротивлением потоку создаваемым центробежными силами вращающегося цилиндрического элемента и достигает значительной величи" ны, что снижает развиваемое экструдером давление перед формующим от верстием; низкая степень диспергирования, гомогенизации и смешения, обусловленная кратковременностью пребывания расплава из полимерных композиций в зоне сдвиговых деформа ций; недостаточно стабилизирован процесс пластикации, обусловленный невозможностью регулировки температурного режима в потоках расплава.Цель изобретения " улучшение качества продукции за счет повышения интенсивности процессов смешения и гомогенизации.Указанная цель достигается тем, что в дисковом экструдере для перера ботки полимерных материалов, содер" жащем неподвижный корпус с загрузоч" ной горловиной и формующим отверстием и концентрично установленные в корпусе полый вращающийся диск и два цилиндрических элемента с параллельными торцовыми поверхностями, образующими с диском два сообщенных проходными окнами рабочих зазора, цилиндрические элементы размещены по обе стороны вращающегося диска, на торцовых поверхностях которого выполнены проходные окна, причем проходные окна, расположенные на стороне первого рабочего зазора, выполнены в центре диска, а на стороне второго рабочего зазора - по ег периферии. Дисковый экструдер содержит корпус .1 с загрузочной горловиной 2,полый вращающийся диск 3 с винтовойнарезкой ч на его загрузочном участке и 5 -образными трубками 5,( фиг,1 и 2), или согласно вариантуисполнения содержит полый вращающийся диск 6 Сфиг.3) с винтовой нарезкой 7 и проходными окнами 8 для ,О расплава полимера, цилиндрическийэлемент 9 и цилиндрический элемент10 с Формуоцим отверстием 11, установленные с возможностью осевогоперемещения, Экструдер имеет два13 рабочих зазора 12 и 13, причем рабочий зазор 12 образован торцовойповерхностью 14 вращающегося диска3 и торцовой поверхностью 15 цилиндрического элемента 9, а рабочий за 2 в зор 13 образован торцовой поверхнос-тью 1 Ь вращающегося диска 3 и торцовой поверхностью 17 цилиндрическогоэлемента 10, Регулирование величины б рабочего зазора 12 осуществля 25 ется осевым перемещением цилиндрического элемента 9 механизмом регулирования зазора 18, а величины 5рабочего зазора 13 - цилиндрическогоэлемента 10 механизм регулированиязв зазора на Фиг,1 не показан).Число 5-образных трубок 5фиг.5) определяется из условияполучения достаточной величины ихпоперечного сечения при наименьшемстеснении потока расплава полимерных материалов на входе. Кривизнатрубок постепенно выравниваетсяк выходу из вращающегося диска 3.Тепловой режим обеспечиваетсястартовыми электронагревателями19, размещенными на цилиндрическойнаружной поверхности корпуса 1 ина торцовых наружных поверхностяхцилиндрических элементов 9 и 10, 45Кроме того, подается теплоносительв каналы 20 корпуса 1, в каналы с 21 цилиндрического элемента 9,в каналы 22 цилиндрического элемен-та 10 и в смонтированную по оси Кроме того, проходные окна сообщены между собой Я -образными трубками, расположенными в полости дискаНа фиг,1 показан продольный разрез дискового экструдера, причем сечение Я-образных трубок условно выполнено по их центральной оси; на Фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг,3 - вариант выполнения полого вращающегося диска. 39266 4 вращающегося диска 3 трубку 23.Узел охлаждения вращающегося диска 3 включает в себя трубку 23, вращающуюся с диском 3, на конусе которой жестко закреплен распределитель 21, разделяющий полость диска на две зоны 25 и 26, сообщающихся каналами 27 по периФерии, а у оси вращения каналами 28, Распреде30 3 40 45 5литель 24 состоит из двух параллельно установленных пластин 29 и 30, Для отвода теплоносителя из полости вращающегося диска 3 выполнен канал 31, образованный наружной поверхностью вращающейся трубки 23 и внутренней поверхностью вала вращающегося диска 3.Узел охлаждения вращающегося диска 6 фиг.3) включает в себя трубку 32, на конусе которой жестко закреплен диск 33, а последний жестко связан с внутренней поверхностью корпуса вращающегося диска 6 образуя распределительную полость 34. Для отвода теплоносителя из распределительной полости в корпусе вращающегося диска 6 выполнена сеть .каналов 35, связанная с каналом, образованным наружной поверх" ностью трубки 32 и внутренней поверхностью вала вращающегося диска б Экструдер работает следующим образом.Исходный материал из загрузочной горловины 2 корпуса 1 в сыпучем состоянии ( т.е. либо порошкообраэный, либо гранулированный) при помощи винтовой нарезки 4 загрузочногоучастка вращающегося диска 3 поступает через зону плавления, где происходит образование смеси в виде сыпучего материала с его расплавом, в рабочий зазор 12, в котором .под действием сдвиговых деформаций проис ходит его перемещивание, диспергирование и гомогенизация. Эффект нормальных напряжений, имеющий место в этом зазоре, обуславливает центростремительное течение материала и его вход в 5 -образные трубки 5 вращающегося диска 3 или его вход через проходные окна 8 в полость вращающегося диска б (фиг.3) В трубках 5, сообщающих между собой рабочие зазоры 12 и 13, под действием центробежной силы вращающегося диска 3 расплав перемещается от центра к периферии диска, претерпе" вая дополнительное перемешивание и гомогенизацию. На выходе 5 -образных трубок 5 вращающегося диска 3 расплав полимера теряет сообщенную ему диском скорость, в соответствии с чем происходит преобразование кинетической энергии в потенциальную и давление расплава значительно возрастает. Процесс, происходящий 939266 6 во вращающемся диске 6 (фиг.3) аналогичен выше описанному процессу во вращающемся диске 3. Проходязону плавления расплав полимерныхматериалов подвергается качественномурасплавлению и подается в рабочийзазор 12, где под действием больших сдвиговых деформаций происходит его интенсивное окончательное перемешивание, диспергирование, гомогенизация, и эффект нормальных напряжений обуславливает центростремительное течение расплава и еговыход через формующее отверстие11 в формующий инструмент.Благодаря наличию двух рабочихзазоров 12 и 13, расположенныхпараллельно друг другу и разделен" ных вращающимся диском, происходит изменение интенсивности воздействия сдвиговых деформаций на полимерпо глубине рабочих зазоров. Изменение интенсивности воздействия сдви.говых деформаций способствует дополнительному улучшению смешения,гомогенизации и диспергированиюрасплава полимерных материалов.Величину градиента скорости дефор"мации в зазорах 12 и 13 можно изменить путем регулирования величин5 и 5 рабочих зазоров с помощьюосевого перемещения цилиндрическихэлементов,Использование предлагаемого технического решения позволяет повыситьв 2-3 раза степень диспергирования,гомогенизации, качество смещениямногокомпонентных полимерных композиции, стаоилизировать режим пласти"кации и увеличить давление расплавана выходе формующего отверстия, чтоприводит к улучшению физико-механических свойств расплава, таких какударная вязкость, прочность, износостойкость, термостойкость и т.д. Формула изобретения 1. Дисковый экструдер для переработки полимерных материалов, содержащий неподвижный корпус с загрузочной горловиной и формующим отверстием и концентрично установленные в корпу" се полый вращающийся диск и два цилиндрических элемента с параллельными торцовыми поверхностями, обра" зующими с диском два сообщенных проходными окнами рабочих зазора, 939266о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью улучшения качества продукцииза счет повышения интенсивностипроцессов смешения и гомогенизации,цилиндрические элементы размещеныпо обе стороны вращающегося диска,на торцовых поверхностях котороговыполнены проходные окна, причемпроходные окна, расположенные настороне первого рабочего зазора, выполнены в центре диска, а на стороне второго рабочего зазора - по егопериферии. 2. Экструдер по и;1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что проходные окна сообщены между собой 5- образными трубками, расположенными.в полости диска. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРф Р 522964, кл. В 29 Г 3/012, 1976.2, Авторское свидетельство СССРЬ" 630087, кл. В 29 Р 3/012, 19771,прототип),