Устройство для непрерывной обработки полимерных материалов

1 1861090 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 03.10.79 (21) 2842670/23-05 Союз Советских Социалистических Реслублик) Приоритет м заявкисударстаеннын комите СССР о делам изобретений и открытий(45) Дата опубликования описания 07.09.81(71) Заявитель И. Кирюхин синтетического каучука имени С. М. Киро скии з 5,Изобретение относится к оборудованию для обработки полимерных материалов в процессе их получения и может быть использовано, например, при обработке каучуков, в частности силоксановых.Известно устройство для непрерывной обработки полимерных материалов, содержащее приводной шнек, камеры для непрерывной обработки с рабочими органами на хвостовике и средства для подачи рабо чей среды 1.В таком устройстве осуществляется перемешивание, промывка, дегазация и обезвоживание каучука. Однако интенсивность обработки полимерного материала, напри мер каучука в таком устройстве недостаточная.Цель изобретения - интенсификация процесса обработки материала за счет улучшения массообмена между материалом 20 и контактирующей с ним средой.Эта цель достигается тем, что в устройстве, содержащем приводной шнек, секции для непрерывной обработки с рабочими органами на хвостовике и средства для подачи рабочей среды, согласно изобретению, рабочие органы выполнены в виде дисков, взаимодействующих между собой обращенными друг к другу лобовыми поверхностями, каждая из которых выполнена с двумя 30 концентричными рабочими зонами, причем часть дисков установлена неподвижно, а расположенная между ними другая часть дисков смонтирована с возможностью вращения.При этом каждая из лобовых поверхностей неподвижных дисков снабжена расположенными на границе рабочих зон кольцевыми выступами с нарезкой на боковой поверхности последних в виде выступов и впадин, а лобовые поверхности подвижных дисков выполнены с кольцевыми канавками, сопряженными с соответствующими выступами неподвижных дисков и имеющими на боковой поверхности аналогичную выступам нарезку.Кроме того, неподвижные диски выполнены полыми.На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - секции для обработки; на фиг. 3 - вид на первую лобовую поверхность подвижного диска; на фиг. 4 - разрез А - А фиг. 3; на фиг. 5 - узел 1 фиг. 3; на фиг. 6 - вид на вторую лобовую поверхность подвижного диска; на фиг. 7 - узел 11 фиг. 6; на фиг. 8 - первая лобовая поверхность неподвижного диска; на фиг, 9 - разрез Б - Б фиг. 8; на фиг. 10 - узел 111 фиг. 9; на фиг. 11 - вид на вторую лобовую поверхность неподвижного диска;5 10 15 20 25 зо 35 40 45 50 55 60 65 3на фиг. 12 - вид В фиг, 9; на фиг. 13 - секции обработки материала (стрелками показано направление движения материала и рабочей среды).Устройство содержит раму 1 (фиг. 1), типовой привод, включающий электродвигатель 2 и редуктор 3, связанный с шнеком 4, цилиндр 5 шнека 4, узел 6 с секциями для непрерывной обработки с рабочими органами и узел 7 выгрузки.Шнек 4 имеет две нарезки: глубокую в месте загрузки и мелкую многозаходную в конце шнека, На цилиндре 5 шнека распоположена загрузочная воронка 8, рубашка 9 для обогрева теплоносителем или для охлаждения хладагентом, электронагревательный элемент 10 и закрепленный на конце цилиндра 5 несущий фл анец 11.Рабочие органы секций для обработки выполнены в виде дисков, взаимодействующих между собой обращенными друг к другу лобовыми поверхностями. При этом часть дисков 12 неподвижно закреплена на фланце 11 через разделительные кольца 13 с помощью болтов 14, Разделительные кольца 13 имеют отверстия 15, а также канавки (на чертежах не показаны) под уплотнительные прокладки 16. Между неподвижными дисками 12 на хвостовике 17, закрепленном на конце шнека 4, посредством шпонок крепятся подвижные диски 18. Зазоры между подвижными и неподвижными дисками регулируются посредством втулок 19.Подвижный диск 18 выполнен следующим образом.Первая лобовая поверхность подвижного диска 18 (фиг. 3, 4) имеет две концентричные,рабочие зоны: центральную и периферийную.Центральная зона представляет собой систему концентричных выступов и впадин, пересеченных радиальными выборками, в результате чего получаются острые зубья- лопатки 20 (фиг, 4).Периферийная зона (фиг, 3, 7) выполнена в виде расположенных по всей окружности зоны направленных спиралеобразных выступов 21 и впадин 22, На границе центральной и периферийной зон диска 18 расположена кольцевая канавка 23 (фиг. 3, 4), на наружной боковой поверхности которой выполнена нарезка в виде выступов 24 и впадин 25 (фиг, 5). Кольцевая канавка 23 сообщается посредством перепускных окон 26 (фиг. 3, 4, 5, 6) с второй лобовой поверхностью подвижного диска 18.На второй лобовой поверхности последнего выполнены спиралеобразные выступы 27 и впадины 28, расположенные по всей лобовой поверхности и представляющие собой дисковый червячный шнек.На этой же поверхности ближе к периферии имеется кольцевая канавка 29, на наружной и внутренней боковых поверхностях которой выполнена нарезка в виде выступов 24 и впадин 25 (фиг. 7), аналогичная нарезке на наружной боковой поверхности кольцевой канавки 23 (фиг. 5) первой лобовой поверхности.Все подвижные диски имеют аналогичное устройство.Первая лобовая поверхность неподвижных дисков 12 (фиг. 8, 9), обращенная к первой лобовой поверхности подвижных дисков 18, имеет так же, как и последняя . две рабочих зоны: центральную и периферийную, Центральная зона неподвижных дисков выполнена аналогично центральной зоне подвижных дисков 18 (фиг. 3, 4), т. е. на лобовой поверхности имеются острые зубья-лопатки 20 (фиг. 9), а периферийная зона (фиг. 8) имеет аналогичную периферийной зоне диска 18.спиралеобразную нарезку в виде выступов 21 и впадин 22. Центральную и периферийную зоны первой лобовой поверхности неподвижного диска разделяет кольцевой выступ 30, сопряженный с канавкой 23 диска 18. На наружной боковой поверхности выступа 30 имеется направленная нарезка, выполненная в виде спиралеобразных выступов 31 и впадин 32 (фиг. 12). Вторая лобовая поверхность неподвижного диска 12, обращенная к второй лобовой поверхности диска 18 (фис. 11), равна по площади последней и выполнена со спиралеобразными выступами 2 и впадинами 28 аналогично ей. На этой же поверхности ближе к периферии расположен кольцевой выступ 33, сопряженный с кольцевой канавкой 29. На наружной и внутренней поверхности выступа ЗЗ выполнена нарезка в виде спиралеобразных выступов 34 и впадин 35 (фиг. 10, 12), Внутри неподвижного диска 12 имеется кольцевая полость 36 (фиг. 9) для обогрева или для охлаждения обрабатываемого продукта через лобовые стенки непосредственно в зонах контактирования, Два штуцера 37 (фиг. 8): один для подвода, другой для отвода тепло- или хладагента, штуцер-мундштук 38 в центре диска 12, служащий для подачи в зазор между лобовыми поверхностями подвижных 18 и неподвижных 12 дисков контактирующей с продуктом среды, например воды при промывке или острого водяного пара или другого газообразного теплоносителя - при дегазации. С обеих сторон неподвижного диска 12 имеются кольцевые канавки 39 (фиг, 9), предназначенные для центровки неподвижных дисков 12 между собой и относительно подвижных дисков 18 (фиг. 2) через разделительные кольца 13; Все неподвижные диски имеют одинаковую конструкцию, кроме первого и последнего, имеющих только по одной рабочей лобовой поверхности, обращенной к подвижным дискам 18.5Лобовые поверхности каждого подвижного и неподвижного дисков, обращенные друг к другу, составляют рабочую пару (фиг, 2). Первые лобовые поверхности подвижного и неподвижного дисков составляют первую рабочую пару, причем концентричные выступы центральной зоны лобовой поверхности одного диска входят .в впадины центральной зоны лобовой поверхности другого диска, и наоборот, и предназначены для интенсивного массообмена продукта с контактирующей средой.Кольцевой выступ 30, сопряженная с ним кольцевая канавка 23 составляют пару, предназначенную для разделения фаз и лабиринтного уплотнения для подачи продукта в следующую секцию дисков.Аналогичную функцию выполняют и периферийные зоны первых лобовых поверхностей подвижного и неподвижного дисков, расположенные друг против друга с определенным регулируемым зазором.Вторые лобовые поверхности подвижного 18 и неподвижного 12 дисков, обращенные друг к другу и составляющие вторую рабочую пару, образуют дисковый червячный шнек, предназначенный для отделения путем отжатия от продукта воды, влаги и для подачи продукта от периферии дисков к центру.Кольцевой выступ 33 и сопряженная с ним кольцевая канавка 29 (фиг. 2) составляют шнековую пару, выполняющие функции аналогичные паре: выступ 30 - канавка 23.Устройство работает следующим образом, Загрузка устройства продуктом осуществляется через воронку 8 (фиг. 1). Шнек 4 (фиг. 13) захватывает продукт, перемешивает, подает его в центральную зону пер. вых лобовых поверхностей первой рабочей пары неподвижного 12 и подвижного 18 дисков. Сюда же по штуцеру-мундштуку 38 подается вода под давлением для промывки продукта или острый водяной пар или другой газообразный теплоноситель - при дегазации.В центральной зоне за счет острых зубьев-лопаток 20 на лобовых поверхностях дисков осуществляется интенсивный массо- обмен между обрабатываемым продуктом и контактирующей средой. Далее контактирующая среда поступает в шнековую пару, образованную наружными цилиндрически= ми поверхностями выступа 30 на неподвижном диске 12 и канавки 23 на подвижном диске 18. Здесь происходит разделение продукта и контактирующей среды, например воды при промывке, летучих при дегазации теплоносителем, влаги и летучих при дегазации закрытым обогревом под вакуумом. Продукт при этом направляется через перепускные окна 26 на вторые лобовые поверхности подвижного 18 и неподвижного 12 дисков, составляющих вторую 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 бО 65 6рабочую пару, а контактирующая среда, преодолевая сопротивление указанной пары и дисковой шнековой пары, образованной периферийными зонами первых лобовых поверхностей дисков, выводится за их пределы в радиальный зазор между подвижным 18 диском и кольцом 13, а оттуда через отверстие 15 - за пределы устройства, Вода сбрасывается в канализацию, а парогазовая смесь и легколетучие вещества направляются на типовую конденсационную установку с целью утилизации ценных продуктов.При сушке продукта и при дегазации вакуумированием нагрев продукта осуществляется теплоносителем, подаваемым в полости 36 через штуцера 37. При этом в рабочие зоны между дисками через отверстия 15 подводится вакуум от типового вакуум-насоса. В этом случае пары воды и пары газа, отсасываемые из междискового пространства, направляются также на типовую кочденсационную установку.После разделения контактирующих фаз продукт, пройдя перепускные окна 26, поступает на вторые лобовые поверхности подвижного 18 и неподвижного 12 дисков, составляющих вторую рабочую пару. Здесь спиралеобразными выступами и канавками на поверхности дисков, представляющих собой дисковый червячный шнек, от продукта отжимается вода и газ, которые, преодолевая сопротивление пар, образованных вы- . ступом 33 на неподвижном диске и канавкой 29 на подвижном диске, выполняющих дополнительные функции разделения контактирующих фаз и лабиринтного уплотнения для обрабатываемого продукта, через радиальный зазор между подвижным диском 18 и кольцом 13 через отверстия 15 выводятся за пределы устройства на конденсацию. Продукт из рабочей зоны второй рабочей пары дисков через кольцевой зазор между втулкой 19 и центральным отверстием неподвижного диска 12 подается на первые лобовые поверхности следующей рабочей пары подвижного и неподвижного дисков, для повторения предыдущей операции или на последующую операцию. Количество рабочих пар лобовых поверхностей дисков, необходимых для осуществления каждой операции по обработке продукта (промывки, дегазации и сушки), подбирается практическим путем.Выполнение операции промывки осуществляется путем подключения воды к штуцеру-мундштуку 38 каждого неподвижного диска рабочих пар дисков, предназначенных для промывки. При дегазации к штуцерам-мундштукам 38 рабочих пар дисков, предназначенных для дегазации, подводится острый водяной пар или другой газообразный теплоноситель и вакуум при дегазации и при сушке продукта, подводимого через отверстия 15, При осуществленииоперации промывки в рабочую зону шнека 4, подающего на диски продукт, подводится вода, в результате чего осуществляется предварительная промывка обрабатываемого продукта.Продукт, пройдя все операции обработки, шнеком 40 подается на выгрузку.Применение дисковой системы в устройстве позволит за счет интенсификации процесса массообмена между полимерным материалом и контактирующей средой интенсифицировать процесс обработки полимерных материалов, например силоксановых каучуков, при проведении всех необходимых ее видов и снизить потери материала.Формул а изобретения1. Устройство для непрерывной обработки полимерных материалов, содержащее приводной шнек, секции для непрерывной обработки с рабочими органами на хвостовике и средства для подачи рабочей среды, отл ич а ющее с я тем, что, с целью интенсификации процесса обработки материала за счет улучшения массообмена между материалом и контактирующей с последним средой, рабочие органы выполнены в виде дисков, взаимодействующих между собой обращенными друг к другу лобовыми поверхностями, каждая из которых выполнена с двумя концентричными 5 рабочими зонами, причем часть дисковустановлена неподвижно, а расположенная между ними другая часть дисков смонтирована с возможностью вращения,2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я 10 тем, что каждая из лобовых поверхностейнеподвижных дисков снабжена расположенными на границах рабочих зон кольцевыми выступами с нарезкой на боковой поверхности последних в виде выступов и 15 впадин, а лобовые поверхности подвижныхдисков выполнены с кольцевыми канавками, сопряженными с соответствующими выступами неподвижных дисков и имеющими на боковой поверхности аналогичную выс тувам нарезку.3. Устройство по п, 1, отличающеесятем, что неподвижные диски выполнены полыми.Источники информации,25 принятые во внимание при экспертизе1, Патент США3684252 кл, 259-9,опублик. 1972 (прототип).Изд.513 Тираж 694арственного комитета СССР по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Раушская наб., р 4/5 Подписноеоткрытий