Шнековый экструдер для переработки полимерных материалов

/ Дащфткр,;ььЯд 1 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ВТОРСКОМУ ТЕЛЬСТВ ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(54) (57) 1, ШНЕКОВЫЙ ЭКСТРУДЕР ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащий корпус с загрузочной воронкой и выходным отверстием и шнек, выполненный из последовательно расположенных в направлении выходного отверстия первой и второй секций, имеющих нарезку противоположного направления, отличающийся тем, что, с целью повышения качества переработки материала путем интенсификации процесса смешения, первая секция выполнена с коническим выступом; размещенным с образованием кольцевого зазора в конической выемке, выполненной во второй секции, которая снабжена опорными шарами и смонтирована с возможностью противоположного первой секции направления вращения посредством зубчатого зацепления в виде промежуточной шестерни, установленной в конической выемке второй секции с возможностью зацепления с зубьями, которые выполнены на поверхностях первой и второй секций.2. Экструдер по п. 1, отличающиися тем, что вторая секция уплотнена в корпусе с помощью бурта, размещенного со стороны первой секции, а в теле второй секции а выполнены каналы, направленные от поверх ности конической выемки к наружной поверхности второй секции.3. Экструдер по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что зубчатое зацепление снабжено двумя дополнительными промежуточны-ми шестернями, равномерно распределенными по окружности конического выступа.бИзобретение относится к оборудованию для переработки полимерных материалов путем экструзии, а именно к шнековым экструдерам, и может быть использовано в химической промышленности, в машиностроении.Цель изобретения - повышение качества переработки материала путем интенсификации процесса смешения.На фиг. 1 показан шнековый экструдер для переработки полимерных материалов, общий вид; на фЙчг 2 - шнековый узел смешения с одной промЕжуточной шестерней; на фиг. 3 - смесительная зона первой секции шнека; на фиг. 4 - вид А на фиг. 3; на фиг. 5 - вторая секция шнека; на фиг. 6 - шнековый узел смешения с дополнительными промежуточными шестернями; на фиг. 7 - вторая секция шнека, вариант; на фиг. 8 - вид Б на фиг. 7; на фиг. 9 -- промежуточная шестерня, разрез.Шнековый экструдер (фиг. 1) состоит из станины 1, на которой смонтирован редуктор 2 привода экструдера. Внутри станины 1 установлен электродвигатель 3, который через муфту 4 вращает зубчатые пары редуктора 2.К редуктору 2 прикреплен корпус 5, оснацденный загрузочной воронкой 6 и выполненный с выходным отверстием а. 1.а кор. пусе 5 установлены нагреватели сопротив. ления 7, а в корпусе 5 размещен шнек, выполненный из последовательно расположенных в направлении выходного отверстия а первой 8 и второй 9 секций, имеющих нарезку противоположного направления. Г 1 ервая секция 8 выполнена с коническим выступом О, размещенным с образованием кольцевого зазора в в конической выемке г, выполненной во второй секции 9.Конические часги б и г, обрадценные одна к другой, первой и второй секций 8 и 9 шнека имеют цилиндрические проточки, на которых выполнены, соответственно, зубья 10 и 11. Вторая секция 9 смонтирована с возможностью противоположного первой секддии 8 направления вращения посредством зубчатого зацепления в виде промекуточной шестерни 12, установленной в конической выемке г второй секции 9 с возможностью зацепления с зубьями 10 и 11.Промежуточная шестерня 12 смонтирована на шариках 13. По наружной поверхности второй секции 9 со стороны первой секции 8 шнека выполнен бурт 14, входягций по скользящей посадке в корпус 5 экструдера, а в теле второй секции 9 шнека от ее внутренней поверхности к наружной выполнены каналы 15 некомпланарно с оськ) шнека, направленные от поверхности конической выемки г к наружной поверхности второй секции 9. Последняя снабжена опорными шаами 16 для центрирвания ее в корпусе , установленными со стороны первой секции 8 и на входе из корпуса 5. Для предотвра 5 О 15 20 25 ЗО 35 4 О 45 50 5 э Рцения радиального перемещения первой сек)дии 8 могут быть установлены центрируюгцие шары7. Зубчатое зацепление снабжено дополнительными промежуточными шестернями 12, равномерно распределенными по окружности конического выступа б, например под углом 20 (фиг. 6 - -8). Первая секция 8 может иметь продольные пазы на коническом выступе б.Шнековый экструдер рабогает следующим образом.Полимерный материал попадает из загрузочной воронки 6 на враща)одцу)ося первую секцию 8 шнекового экструдера, под деиствием которой он уплотняется, разогревается, плавится и перемещается в зоне смешения. За счет опорных шаров 16, центрирующих вторую секцик) 9 шнека и установленных со стороны первой секции 8, материал перемешивается и попадает в рабочую зону второй секции 9 шнека, которая за счет промежуточных шестерен 12, установленных между обеими секциями, вращает ся в сторону, противоположную врагцению первой секции 9 шнека, что создает сдвиговые напряжения, вызванные резким изменением направления движения материала на угол, равный разнице углов наклона витков на первой 8 и второй 9 секциях н.нека. Затем, сохраняя общее направление движения к выходу из экструдера, материал попа ает в зонь: входных опорных шаров ) 6, дополни- тельР)о перемешивается и перемещается к выхд)дному ОтВерстию й соединенному с формующей головкой (не показана),Благодаря наличию на Р)аруддной поверхности второй секции 9 со стороны первой секции 8 шнека бурта 14, входя)пего по скользящей посадке в корпус 5 экструдера, и наличию в теле второй секции 9 шнека па поверхности, обращенной к первой секции 8, каналов 5 расплавленная масса с псрвой секции 8 шнека, не имея возможности перемегцения в пристенном слое корпуса 5 бурта 14, выполненного на второй секции 9, перетекает в дисковый кольцевой зазор в, образованный торцевыми поверхностями секций шнека, обращенных одна к другой, где она перемешивается, гомогенизируется, образуя в продольных пазах на коническом выступе б первой секции 8 н)нека вихревые потоки. Учитывая, что сскции шнека вращаются в обратные стороны, эффективность смешения увеличивается за счет увеличения относительной скорости вращения рабочих погдерхностей, следствием чего является узеличсние сдвигОВых напряжений В дис ковом кольцевом зазоре в.В зубчатом зацеплении потоки, образованные в продольных пазах на коническом выступе о первой секции 8 шнека, расчленяются на множество потоков и приобретают сложное движение, что существенно повышает смесительную эффективность.Проходя через зубчатое зацепление, полимерная масса сливается и попадает в ко1212832 Х З г 1 Ю и 75 1 Г Я 13Фиг.Г нической кольцевой зазор в, в котором перетирается с увеличенной относительной скоростью сдвига, перемещается и попадает к каналам 15, проходящим от внутренней конической поверхности выемки г второй секции 9 шнека на наружную ее поверхность, и затем продавливается через них, меняя направление движения массы на некоторый угол от основного направления движения и получая в зоне каналов 15 дополнительные сдвиговые напряжения. Полимерная мас. са делится на отдельные потоки, количество которых равно количеству выполненных каналов 15, и затем попадает в полость винтового канала второй секции 9 шнека, где снова изменяет направление своего движения, подвергаясь воздействию сдвиговых напряжений, и перемещается витками второй секции 9 шнека к выходу из экструдера, продолжая смешиваться и гомогенизироваться на рабочей поверхности второй секции 9 шнека.Благодаря наличию на второй секции 9 нарезки, обратной по направлению нарезке первой секции 8, и вращению второй секции 9 противоположно первой секции 8 материал не испытывает противодавления со стороны второй секции 9. 1 О Таким образом, в шнековом экструдереполимерная масса многократно дробится и сливается, меняя направление своего движения, и подвергается вследствие этого сдвиговым напряжениям во взаимно перпендикулярных направлениях, что позволяет перерабатывать наполненные материалы и достичь хорошего диспергирования наполнителя в полимерной массе.Редактор О. ЮрковецкаяЗаказ 707/25 Составитель Л. Кольцова Техред И. Верес Корректор С. Черни Тираж 640 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раущская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4