Многошнековый экструдер

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 47 76, 47 40 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(21) 4356474(08 .: . ходной нарезки, и устройство загрузки, рвз- (22) 21.09 к 88 : мещенное в начале шнеков. Устройство вы- (31)РЗ 817941.5грузкирасположеномеждулевозаходными (32).27 Ж.88 .. и правоэаходными участками каждого шне- (33) ОЕ ., ка. Экструдер снабжен устройством обре- (46) 23.05.93, Бюла ЬВ 19 .: ного отвода газов . и отводным . (71) Родив АкГ. (ОЕ): . - трубопроводом. Он предназначен для пою-(72) Рудигер Доллхопф и Бернд Вандцик ачи материала от концов входных участков (ОЕ) :,шнеков к .началу последующих лля подачи , (56) Патент США Рв 2838865, кл. 428-192, ими материала в протиаоположном относиопублик. 1980, .:тельно входных участков направлении к усПатент СЙА М 2618199, кле 428-192, " ТРОйствУ выгРУзки Вв конце кажДого Юнака кл.:8:29 Р 3/03, опублик. 1952.: "выполнены кароткие участки нарезки про; - - .тивоположного смежному участку направ- (54) МВОГОШВЕКОВЫЙ ЭКСТРУДЕР . ления. В конце шнеков расположено (87) Использование: переработка полиме- устройство обратного Отвща газов в видеров: экструзией в химической промышлен- камеры. Она снабжена емкостью сбора ма- а ности, изготовление изделий хорошего, териала и патрубком ввода защитного иликачестве с помощью многошнековых экс- инертногогаэа. В стенке камеры выполнено трудеров, надежных: в работе. Сущность съемное окно длявизуального наблюдения изобретения: экструдер содержит шнеки, и демонтажа через него шнеков. 3 э.п. ф-лы.имеющие участки левозаходной и правоэа ил:Я Изобретение относится к области пере-.,работки полимеров нв шнековйх экструде;рах и может быть использовано вхимической промышленности, в частности,для зкструэионного прядения нитей.Цель изобретения - повышение надежности экструдера и качества материала.На фиг. 1 схематично показан двухщнв-:ковый зкструдер. с устройством для отводагазов в конце шнеков и наружным отвод-. ным.трубопроводом, разрез; на фиг, 2 - ка; мера для удаления газов (концевого типа), аг которая снабжена в своей стенке съемным: локном для визуального контроля за концамишнеков и перераоатываемого материапв,:раврев на фиг. 3 - рвврвед-д на фиг. 2.Многошнековыа зкструдер содериит по дфменьшей мере два шнека 1 и 2, установлен- .ных в корпусе 3 с возможностью вращенияпосредством привода и передачи (не пока-заны).уотройство 4 для загрузки материала,размещенное в корпусе 3 у начала шнеков 1и 2, и устройство 8 для выгрузки материала.Часть 6 нарезки шнека 1 и часть 7 нарезкишнека 2 являются правозаходными для подачи материала в прямом и обратном направпениях, Часть 8 нарезки шнека 1 и часть 9 нарезки шнека 2 - левоэаходными. Левозаходные 8 и 9 и правозаходные 6 и 7 участки одного шнека противолежат в направлении поперечной оси соответственно лево- и правозаходным участкам смежного шнека и левозаходные участки шн ов размещены напротив правозаходных участков шнеков вдоль их продольной оси.Двушнековый экструдер выполнен как экструдер с удалением газов, для чего в нем предусмотрено устройство 10 для отвода газов на конце 11 шнека 1 и на конце 12 шнека 2.Далее шнек 1 на конце 11 снабжен коротким левозаходным участком 13 нарезки,а шнек 2 на своем конце 12 - короткимлевозаходным участком 14 нарезки. Обаучастка 13 и 14 вместе образуют переливнойэлемент для вывода переливающейся и,возможно, поврежденной части обрабатываемого материала в устройство 10 для отвода газа в обратном направлении, т,е. отпотока основного материала.Между левозаходной 8 и правоэаходной 6 частями нарезки, а также между левозаходной 9 и правозаходной 7 частяминарезки шнека 2 расположен уплотняющийэлемент 15.Экструдер содержит обходной трубопровод 16 для перепуска перерабатываемогоматериала от конца 17 участка, через который этот материал подается в направленииГ к концам 11 и 12 шнеков 1 и 2) к началу 18участка, через который этот материал подается в направлении В (от концов 11 и 12шнеков 1 и 2). Обходный трубопровод 16проходит в основном снаружи корпуса 3 и внем расположен дросселирующий, дозирующий и регулирующий орган 19.Устройство 5 для выгрузки материала. расположено между лево- и правозаходными участками шнеков 1 и 2. Отводной трубопровод 16 предназначен для подачиматериала от концов входных участков шнеков к началу последующих участков дляподачи ими материала к противоположнымпо отношению к входным участкам шнековв направлении к устройству 5 для выгрузки. материала.Стрелки Б и В на фиг. 1 показываютсоответствующие направления, в которыхперерабатываемый материал подается пошнекам, стрелка Д - направление вращения шнеков 1 и 2,Устройство 10 для отвода газов концевого типа снабжено по меньшей мере однимпатрубком 20, соединяемым с источником30 35 40 45 50 55 10 15 20 25 вакуума дпя отвода летучих компонентов из перерабатываемого материала, а также окном 21 для визуального контроля за концами 11 и 12 шнеков и за перерабатываемым материалом,На фиг, 2 показано устройство для отвода газов, выполненное в виде дегазирующей камеры 22 для удаления газов концевого типа на концах 11 и 12 шнеков 1 и 2 двушнекового экструдера, Камера 22 концевого типа снабжена в стенке 23 окном 24 и окном 25 для визуального контроля за шнеками 1 и 2 и за перерабатываемым материалом, приемной емкостью 26 для сбора обрабатываемого материала, который переливается (например, при перерыве в работе), в стенке 23 окном 27 для визуального контроля за приемной емкостью 26, патрубком 20, соединяемым с источником вакуума для отвода летучих компонентов из перерабатываемого материала, и впусками 28 - 30 для подачи защитного или инертного газа, такого, например, как азот, в дегазирующую камеру 22 концевого типа. Окно 25 в стенке 23 камеры 22 для удаления газов концевого типа находится напротив концов 11 и 12 шнеков и выполняется съемным; окно 25 круглое и имеет такие размеры, что шнеки 1 и 2 могут извлекаться через отверстие 31 окна 25 или могут вставляться.в корпус 3.Впуски 28 - 30 для подачи защитного или инертного газа соединены соответст-. венно с форсунками 32 - 34 с кольцевыми отверстиями так, что защитный или инертный газ подается внутрь в зоне окон 24, 25 и 27, в результате чего они не загрязняются и даже после длительной эксплуатации могут использоваться для визуального контроэа коцам 11 и 12 и эа перерабатываемым материалом или эауровнем заполнения приемной емкости 26,Стенка 23 камеры 22 для удаления газов концевого типа предпочтительно выполняется так, что для устранения осадков, нап ример, мономеров она может обогреваться; это может осуществляться, например, эа счет выполнения ее двустенной и обогревания паром,Часть стенки 23 камеры.22 устройства 10 для отвода газов концевого типа, в которой находится окно 27, выполняется в виде круглой съемной крышки 35. Посредством отделения крышки 35 приемная емкость 26, которая выполняется также достаточно большой по своим размерам, может извлекаться иэ экструдера через отверстие 36 крышки для периодической разгрузки.5 10 15 20 служил для перелива (выброса избытка),. 25удаления газов и обеспечения необходимо 30 титана 0,3 мас.ф 6 загружался через объемное дозирующее устройство в устройство 4для загрузки. расплавлялся в зоне участка перемешивания и на участке элементов для создания давления сжимался до давления 55 10 45 Па. С конца первой ступени расплав поли- амиДачерез обходный трубопровод 16 подавался к началу второй ступени процесса. Между расположенным в обходном трубопроводе 16 дросселирующим органом 19 50 (вентиль для расплава) и местом входа расплава полиамидаво второй ступени процесса 5 давление расплава снижалось с 55 10 Па до 350 ГПа.На второй ступени процесса патрубок 55 20 камеры 22 для отвода газов концевоготипа соединялся с источником вакуума с , абсолютным давлением 350 ГПа, За счет Окна 25 и 27 выполнены круглыми, съемная крышка 35 также выполнена круглой.П р и м е р. Двушнековый экструдер был использован для экструзионного прядения филаментных нитей из полиамида - 66: (нейлона), Производительность - 80 кг/ч.Оба шнека использованного двушнекового экструдера вращались в одном направлении и были расположены так, что обеспечивалось их плотное зацепление,Первая ступень двушнекового экструдера, а именно участок между устройством 4 для загрузки материала и уплотнительными элементами 15, служил для подачи, плавления и создания необходимого давления: оба шнека на первом этапе охватывали элементы подачи, блоки перемешивания и элементы создания давленияНарезка обоих шнеков на первой ступени была левосторонней.Вторая ступень двушнекового экструдера, а именно участок между концами шнеков и уплотнительными элементами 15 го давления; на второй ступени шнеки 1 и 2 охватывали короткие левозаходные участки 13 и 14 шнеков для выброса избытка, правоэаходные элементы шнеков на участке удаления газов (элементы для удалениягазов) для транспортировки расплава полиамида и правозаходные элементы для обеспечения давления.Не подвергавшийся предварительной сушке (штанговый) гранулят из полиамида (нейлона) с содержанием влаги 0,45 О (влажности при хранении), с массой зерен или гранул 0,07 г и содержанием двуокиси На первой ступени процесса гранулят этого расплав полиамидана участке элементов для удаления газов, где этот расплавне подвергался сжатию, освобождался отизлишней воды и мономеров. После этогорасплав полиамидана участке элементовдля создания давления сжимался поддавлением 60 10 Па. Сжатый расплав подавал 5ся затем через устройство 5 для выгрузкиматериала в быстродействующее устройство для прядения филаментных нитей и подвергался прядению на нем в филаментныенити из полиямида,Температура расплава полиамида на выходе (конце) второй ступени составляла 292"С; температура расплава полиамида 66 на выходе (конце) составляла 298 С, Напервой ступени температура нагрева корпуса (нагрева цилиндров) в зоне расплава составляла 290 С, а в зоне создания давления- 275 С.Температура нагреваемого отводноготрубопровода 16 составляла 298 С,На втором этапе температура с помощью вентилятора понижалась до 225 -240 С, на второй ступени нагрев нетребовался, так как за счет сжатия расплаваполиамидав зоне создания давления было достаточно тепла,Перепад давления между первой и второй ступенями процесса у уплотнительныхэлементов 15 регулировался с помощьюдросселирующего органа в отводном трубопроводе 16 так, что в конце второй ступени поддерживалось более высокое5 давление, чем в конце первой ступени. Засчет этого исключалось недопустимое попадание расплава полиамида, не подвер.гавшегося удалению газа из первой ступеничерез элементы 15 уплотнения и через устройство 5 для выгрузки материала второйступени, в устройство для прядения филаментов.Перепад давления предпочтительноподдерживается на самом низком уровне стем, чтобы подтекание у уплотнительныхэлементов 15 и циркулирующий поток полиамидав двушнековом экструдере свестидо минимума. За счет этого исключаетсятермическое разложение полиамида вследствие длительного нахождения его взкс 1 рудере.Камера 22 устройства для удаления га. зов концевого типа нагревалась до температуры 298 С. Через впуски 28-30 икольцевые форсунки 32-34 камеры 22 дляудаления газов концевого типа в зону окон.24, 25 и 27 подавался азот.Температура устройства 4 для загрузкиматериала поддерживалась на уровне 90 С.1015202530 например различные полимеры; для многошнекового экструдера за счет снижения уровня или вообще устранения осевых усилий необходимы простые и дешевые осевые подшипники, а также дешевые передачи,которые к тому же обеспечивают надежный и длительный срок эксплуатации; с помощью многошнекового экструдера представляется возможность подвергать шнеки воздействию усилия растягивания, а не давления или сжимания, вследствие чего шнекине подвергаются изгибанию, что особенно положительно проявляется при экструдерах большой длины,Шнековая система экструдера может быть; с точки зрения направления вращения, работающей в одном или в противоположном направлениях; с точки зрения расположения шнеков, без взаимного зацепления (без соприкосновения), е взаимным зацеплением (с частичнымзацеплением (или с полным зацеплением) с полным зацеплением).Многошнековый экструдер пригоден для пластификации и гомогенизации формуемых полимерных масс; экструдирования 35404550 Частота вращения шнеков составляла 160 об/мин,Предложенный экструдер обладает следующими преимуществами.Он может использоваться в режиме непрерывной длительной эксплуатации, а также для переработки чувствительных к термическим воздействиям кислорода материалов; с его помощью могут создаватьсявысокие давления продукта на выходе безсокращения срока эксплуатации (осевых) подшипников, при этом может отпадать необходимость в установке специальных насосов для повышения давления; на участках удаления газов отсутствуют мертвые зоны или кромки обрыва, что оказывает положительное влияние на качество готовой продукции; многошнековый экструдер даже при режиме длительной непрерывной эксплуатации без его нарушений после длительных сроков эксплуатации не нуждается в очистке, особенно в очистке устройства для отвода газов; многошнековый экструдер может выдерживать неоднократные остановки в результате каких-либо нарушенийв нормальной работе его без необходимости очистки, в особенности без очистки устройства для отвода газов; после остановок обусловленных нарушениями нормальнойработы, экструдер может снова пускаться в эксплуатацию без опасности снижения качества перерабатываемого материала; с помощью многошнекового экструдера могут перерабатываться различные материалы,полуфабрикатов полимерных материалов или нитей из полимеризаторов и подготовки к экструзии и реактивной экструзии, например для подготовки растворов полимеризатов.С помощью многошнекового экструдера могут перерабатываться, например, поливинилхлорид, полиэфиры (также, такие как полиэтилентерефталат), полиамиды (также, как полиамид) и полистирол, Изобретение особенно пригодно для переработки чувствительных к термическому воздействию кислорода продуктов, таких как поли- амид(нейлон) и особенно пригодно для экструзионного прядения нитей из полиамида.Формула изобретения 1, Многошнековый экструдер, содержащий по меньшей мере два шнека, установленные в корпусе с возможностью вращения посредством привода и передачи, .устройство для загрузки материала, размещенное в корпусе у начала шнеков, по меньшей мере одно устройство для выгрузки материала, причем каждый шнек имеет участки левозаходной и правозаходной нарезки для подачи материала в прямом и обратном направлениях, причем в направлении поперечной оси шнеков левозаходные и правозаходные участки одного шнека противолежаг соответственно левозаходным и правозаходным участкам смежного шнека или левозаходные участки шнеков размещены противоположно правозаходным участкам шнеков вдоль их продольных осей, при этом устройство для выгрузки материала расположено между левозаходными и правозаходными участками каждого из шнеков, а экструдер снабжен устройством обратного отвода газов и по меньшей мере одним отводным трубопроводом для подачи обрабатываемого материала от концов входных участков шнеков к началу последующих участков для подачи ими материала в противоположном по отношению к входным участкам шнеков направлении к устройству. для выгрузки материала, причем на каждом шнеке непосредственно перед устройством обратного отвода газов выполнен короткий участок, направление нарезки которого противоположно направлению нарезки смежного с, ним участка шнека, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения надежности экструдера и качества материала, устройство обратного отвода газов расположено в конце шнеков,2, Экструдер по и, 1. о т л и ч а ю щ и йс я тем, что устройство обратного отвода газов снабжено емкостью для сбора обрабатываемого материала.3. Э кструдер по пи. 1 и 2, о т л и ч а ю щи й с я тем, что устройство обратного отвода газов снабжено по меньшей мере одним патрубком для ввода защитного или инертного газа.4, Экструдерпопп,1 и 2,отлича ющи й с я тем, что устройство обратного отвода азов вцполноно в виде дегазирующей камеры с окном в стенке камеры, расположенным напротив концов шнеков, для визуального контроля и демонтажа шнеков 5 через указанное окно, которое смонтировано с возможностью сьема или открывания.1812251А-АСоставитель Л.Кольцова Редактор А.Купрякова Техред М.Моргентал Корректор П.Гереви Заказ 1736. Тираж" .,. : Подписное .ВНИИОИ Государственного комитета йс" аобретениям и открытиям йри ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Рвушская.наб., 4/5 . Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. ГагаринаФ