Устройство для гранулирования термопластичных полимерных материалов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 8872 И Союз Советских Социалистических Республик(51) М.Кл.з В 29 В 1/02 с присоединением заявки Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(45) Дата опубликования описания 07.12.81 53) УДК 621.7.224(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАНУЛИРОВАНИЯ ЕРМОПЛАСТИЧНЪХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ2 Изобретение относится к области переработки пластичесиих масс, в частности кмашинам для гранулирования, и можетбыть использовано, например, при гранулировании полиолефинов, полистиролов, полиамидов и других термопластов,Известна фильера гранулятора,пластического материала, содержащая концентричные, вставленные одна в другую детали,причем во внутренней детали имеются рас Оположенные по круу в определенном порядке сопла, через которые выдавливаютпластический материал, а затем разрезаютего на гранулы. В фильере,имеются обогревающие каналы, которые, идут радиально и 15открываются внутрь в кольцевой желоб,выполненный на поверхности фильерысреди сопл. Внутрь желоба вставляют, кольцевой вкладыш, который образует кольцевые полости, соединяющие соседние группы обогревающих каналов 111,Недостатком этого устройства являетсято, что фильера имеет сложную конструкцию и не технологична в изготовлении.Плоская конструкция фильеры не позволяет расположить на ней достаточное количество сопл при ограниченном наружном диаметре фильеры. Параллельное соединениеобогревающих каналов лриводит при скапливании конденсата в части каналов,к ле- ЗО равномерному обогреву фильеры и застыванию материала в части сопл, При постоянной объемной, производительности пластического материала это,приводит к резкому повышению давления,и необходимости остановки привода. Производительность гранулятора и качество продукта снижаются.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к данному изобретению является устройство для гранулирования термопластичных полимерных материалов, содержащее камеру гранулиро. вания, выполненную в .виде полого цилиндрического корпуса с выполненными в нем формующими отверстиями, установленную внутри корпуса режущую головку с ножами, привод для ее вращения:и систему подачи охлаждающей среды 12,Основным недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает высокой производительности при одновременном снижении сопротивления течению,расллава. Это связано с тем, что,в прототипе не решены оптимально вопросы обогрева решетки, расположения в ней формующих отверстий и их геометрии. Так, например, при отношении высоты цилиндрической части формующих отверстий к их радиусу,как 5,5 мм к 1 мм, длине конического заходного участкаравной 8 мм, и диаметром входа6 мм, при производительности 1800 кг/ч перепад давлений достигает 145 кг/см,В устройстве срабатывают аварийные предохранители, останавливающие подачу расплава к решетке. Это приводит к значительному .простою оборудования и снижению качества гранулята.Целью, изобретения является снижение сопротивления течению расплава для повышения ароизводительности устройства.Поставленная, цель достигается тем, что в устройстве для гранулирования термопластичных полимерных материалов, содержащем камеру гранулирования, выполненную в виде полого цилиндрического карлуса с выполненными в нем формующими отверстиями, установленную, внутри корлуса,режущую головку с ножами, привод для ее вращения и систему подачи охлаждающей среды, в корпусе, вдоль его образующей выполнены каналы для подачи обопревающей среды, соединенные между собой последовательно, а формующие отверстия выполнены между смежными каналами, лричем отношение высоты цилиндрической части формующих отверстий к ее радиусу определяется по следующему соотношению:1. к,Я" (ж ч кЯ р (Т) где К =п/2" (и+3) - безразмерный коэфф,ициент;1, - высота цилиндрической частиформующих отверстий, м;Р - радиус формующих отверстий, м; Я - объемный расход раеплава, мз/с; У - мощность привода, Вт;) - ,коэффициент полезното действия; К - число формующих отверстий врешетке экструдера;и - показатель степени реологическюго уравнения состояния (1 и -10), безразмерная величина;р(Т) - коэффициент консистенции притемпературе транулирования, н, с, /м.На фиг. 1 изображен корпус с каналами для подачи обогревающей среды в аксонометрии; на фиг. 2 - то же, продольный разрез; на фиг, 3 - сечение А - А фиг. 2; на фиг. 4 - б - конструктивные варианты формующих отверспий; на фиг. 7 - 9 - графики зависимости весового расхода расплава Я р) (производительности) от высоты цилиндрической части формующих отверстий (1,) для различных,значений радиуса формующих отверстий (Й),и мощности привода (У), полученных ло приведенному выше соотношению.Усгройство для гранулирования термопластичных полимерных материалов содержит камеру гранулнрования, выполненную в виде полого цилиндрического корпуса 1с выполненными,в нем формующими отверстиями 2, установленную внутри корпуса режущую головку с ножами и привод дчя ее вращения (на фиг.,не показано), систе му,подачи охлаждающей среды. В корпусе1 вдоль его образующей выполиены каналы 3 для подачи обогревающей среды, соединенные между собой, последовательно (фиг, 1), а формующие отверстия 2 выполнены 10 между смежными каналами 3, причем отношение .высоты цилиндрической части формующих отверстий к ее радиусу определяется по следующему соотношению; 15 где К=-л/2" (и+3) - безразмерный коэффициент;1. - высота цилиндрической частиформующих отверстий, м;Й - радиус формующих отверстий, и;Я - объемный расход расплава,мз/с;Ж - мощность привода, вт;Ч - коэффициент полезного действия;Р - число формующих отверстий врешетке экструдера;и - показатель степени реологического уравнения состояния(1 ( и .- 10) величина безразмерная;р (Т) - коэффициент консистенции притемпературе гранулированиян с " /ч 20 35 Режущая головка представляет собойтрехлоластной резак. Ножи резака установлены относительно внутренней поверхностикорпуса 1 с зазором 0,1 - 0,05 мм, Охлаж 4 О дающая среда в виде конденсата с температурой 40 - 80 С подается во внутреннююполость корпуса 1. Обогрев корпуса производится паром,Устройство для гранулирования работа 45 ет следующим образом.Расплав термопластичного полимерногоматериала нагнетается, например, шестеренчатым насосом в кольцевой канал состороны наружной поверхности формующих5 о отверстий 2. Далее, расплав распределяетсяпо формующим отверстиям 2. По достижении определенного давления расплав начи,нает продавливаться сквозь отверстия нпри вращении резака по достижении опре 55 деленной длины,гранулы отрезаются. Конденсат, подаваемый во,внутреннюю полость корпуса 1, охлаждает гранулы итранспортирует их на транспортные вибросита (на чертежах,не показаны). Длина60 грабанул может регулироваться, например,изменением сиорости вращения резака. Одновременно с подачей расплава производится обогрев корпуса 1 паромподаваемымв последовательно соединенные между со 65 бой каналы 3.Как видно из графиков, приведенных.на фиг, 6, 7, 8, максимальная производительность Я,) устройстваравная 2500 - 3000 кг/ч, обеспечивается при мощности привода У от 14 до 30 кВт при 1=0,125 - 1,55 см и 1=0,12 - 0,15 см.1.При соотношениях - = 2,8 - 7,4, Л/= =23 кВт, Я, =3000 кг/ч,1,При соотношениях - = 0,8 - 4,2 и Л/= =14 - 23 кВт, Я, =3000 кг/ч.1.При соотнощениях =5,2 - 10 и У= =23 кВт, Я, =2500,кг/ч.При соотношениях =2,9 - 6,9 и У= =14 - 23 кВт, Я,=2500 кг/ч,Последовательное соединение обогревающих каналов исключает скопление в них конденсата и обеспечивает .равномерный обогрев решетки,Использование гранулирувщего устройства в соответствии с предполагаемым изобретением позволяет по сравнению с известным устройством повысить производительность с 1800-;2000 кг/час (по полиэтилену низкой плотности) до 3000 кг/час при одновременном снижении мощности привода с 43 до 25 кВт.Формула изобретенияУстройство для гранулирования термопластичных полимврных материалов, со. держащее камеру гранулирования, выполненную в виде полото цилиндрического корпуса с выполненными в нем формующими отверстиями, установленную анутри кор.пуса режущую головку с ножами, приводдля ее вращения и систему подачи охлаждающей среды, о тл и ч а ю щеес я тем, что, с целью снижения солротивлевия течению раоплава для повышения производительности устройства, в корпусе вдоль его образующей выполнены каналы для подачи оботревающей среды, соединенные между собой последовательно, а формующие отверстия вьглолнены,между смежными ка О налами, причем отношение высоты цилиндрической части формующих отверстий к ве радиусу определяется по следующему соотношению: Я 3/паз/п(ф/ 1 ) Я "р(Т) где К, =д/2" (и+3) - безразмерный коэффициент;Ь - высота цилиндрической частиформующих отверстий, м;Й - радиус формующих отверстийм;Я - объемный, расход расплавамз/с;У - мощность привода, вт;1 - коэффициент полезного дейстаия;Г - число формукицих отверстий врешетке экструдера;и - показатель степени реологического уравнения состояния(1 ( и.4 10), величина безразмерная;р (Т) - коэффициент консистенции притемпературе пранулированиян с 1/и/.м 2 20 35Источники информации, припятые вовнимавие при экспертизе;1. Патент США3553776, кл. 425 -311, опублик. 1971.4 О 2, Авторское свидетельство СССР614956, кл, В 29 В 1/02, 1977 (прототип).887211 0 с 7 00 5000 Ур Т 00 Составитель Е. КригерТехред А, Камышникова Корректор С. Фай едак Зак. 1631/1231 Изд.600НПО сПоиск Государственного комитета ССС113035, Москва, Ж, Рауш п. Харьк. фил. пред. сПатент Д 1 Д 7 Тираж 694 Подписное по делам изобретений и открытий. ая наб., д. 4/5