Одношнековый обезгаживающий экструдер для термопластичных пластмасс и каучука - RU2002627C1
Код документа: RU2002627C1
Чертежи
Описание
получается ухудшение обезгаживания и/или меньшая производительность по материалу . Помогает лишь согласование экс- трудерного шнека с другими, иногда сильно отличающимися указанными выше условиями экструдирования.
Задачей изобретения является увеличение эффективности дегазации перерабатываемого материала.
Поставленная задача решается тем, что в одношнековом обезгаживающем экстру- дере для термопластичных пластмасс и каучука , содержащем кожух со входным и выходным отверстиями, привод для расположенного в рабочей полости кожуха с возможностью вращения относительно продольной оси шнека, причем экструдер имеет размещенные одна за другой смесительную и гомогенизирующую переходную зоны, одна из которых выполнена в виде штифтовой цилиндрической зоны со штифтами , радиально выступающими в рабочей полости кожуха, с прерванными е области штифтов гребнями витков шнека, последовательно расположенные за переходной зоной зону обезгаживания и зону повышенного давления, при этом перед зоной обезгаживания в кожухе установлены выступающие е рабочую полость кожуха дроссельные штифты, в зоне обезгаживания шнек имеет уменьшенное количество витков, а в кожухе выполнено отверстие для обезгаживания, согласно изобретению, в переходной зоне от входной части до выходной шнек выполнен с непрерывным уменьшением объема между витками до нулевого значения и последующим увеличением объема между витками до максимальной величины , в кожухе по внутренней поверхности выполнены непрерывные витки расположенной винтообразно вокруг продольной оси экструдера нарезки, имеющей от входной до выходной части увеличение обьема межвиткового пространства от нуля до максимальной величины с последующим уменьшением до нулевого значения, при этом в области максимального обьема межвиткового пространства расположены с возможностью радиальной регулировки дроссельные штифты, размещенные в промежутках витков кожуха.
Кроме того, в кожухе перед переходной зоной выполнено отверстие для впрыска увлекающего средства, которое предпочтительно расположено перед штифтовой цилиндрической зоной.
В переходной зоне витки шнека и кожуха расположены с образованием между их гребнями углов, по меньшей мере равных 105°, и без образования дополнительных до
90° углов, при этом количество гребней витков шнека и кожуха во входной и выходной частях переходной зоны постоянно и независимо от площади сечения между витками 5 кожуха или шнека.
Дроссельные штифты смонтированы с возможностью перемещения на всю глубину витков в кожухе до поверхности шнека. Экструдер может быть снабжен высту0 лающими в рабочую полость датчиками дав- ления, расположенными на выходе штифтовой зоны и/или в зоне повышенного давления и связанными линиями передачи информации с компьютером и исполнитель5 ными устройствами для дроссельных штифтов .
Согласно изобретению, обезгаживаю- щий участок экструдера должен быть выполнен так, что в зависимости от специфических
0 свойств экструдата и противодавления на инструменте можно устанавливать оптимальные условия подмешивания увлекающего средства или оптимальные условия обезгаживания без больших усложнений.
5 В основе изобретения используется идея, что оптимальное обезгаживание расплава возможно лишь тогда, когда увлекающее средство полностью и однородно размещено в расплаве. Только так можно в
0 участке обезгаживания экструдера при максимально сильном образовании пузырьков освободить расплав от газов, и тогда можно будет выдержать высокие требования пищевой промышленности.
5 Чтобы можно было достичь этого полного смешивания увлекающего средства с расплавом , требуется повышение давления расплава до величины, которая превышает удельное давление пара используемого ув0 лекаемого средства. Если это достигнуто, то увлекающее средство в жидкой фазе легко размешивается с расплавом и в заключение под отверстием обезгаживания экструдера расширяется с активным образованием пу5 зырьков. Таким образом происходит почти полное обезгаживание расплава.
Чтобы с помощью одного и того же экструдера можно было бы работать с различными увлекающими средствами, должна
0 быть возможность управления давлением в экструдате в зоне смешивания экструдера. При этом неважно, вводится ли увлекающее средство в жидком виде впрыскиванием в экструдер, или в твердом или жидком виде
5 вводится в экструдер вместе с экструдатом. Это решение осуществлено в данном одношнековом обеэгаживающем экструде- ре, в котором после входного отверстия для экструдата расположена зона втягивания и зона штифтового цилиндра для смешивания . Впрыскной узел для увлекающего средства находится в начале штифтовой зоны, за счет чего с помощью выступающих в рабочую зону штифтов уже в этой зоне производится первоначальное замешивание увлекающего средства.
После штифтовой зоны находится переходная зона, которая в основном отличается тем, что, как шнек экструдера, так и внутренняя стенка кожуха экструдера на определенной длине имеет пазы и ребра, причем в продольном направлении кожуха экструдера глубина резьбы шнека равномерно уменьшается до нуля и затем снова возрастает так же, как глубина пазов в кожухе увеличивается и снова уменьшается. За счет такого исполнения шнека экструдера и его кожуха при вращающейся смесительной части происходит полный обмен экструдатом между пазами шнека и пазами кожуха, что вызывает хорошее смешивание.
За счет установки регулируемых дроссельных штифтов, которые на части переходной зоны радиально выступают внутрь кожуха экструдера. там, где пазы кожуха имеют свою наибольшую глубину, в предложенном экструдере можно производить обработку различных пластмасс регулировке. С глубиной вхождения дроссельных штифтов в пазы кожуха и в переходную зону можно изменять производительность смешивания и давления расплава экструда- та и в зависимости от используемой смеси.
Кроме использования в качестве обез- гаживающего экструдера для пластмасс, очень выгодно его использование и в качестве обезгаживающего экструдера для каучуковых смесей. При этом сырой каучук через отверстия в кожухе экструдера может получать его компоненты смеси, которые затем замешиваются в наиболее активно подающей части штифтовой зоны. С помощью переходной зоны экструдера каучуковая смесь дополнительно гомогенизируется, причем дроссельные штифты в пазах кожуха с одной стороны могут изменять производительность по смешиванию, а с другой сторо- ны производительность по подаче экструдера. Таким образом можно, независимо от используемой каучуковой смеси и установленного после экструдера выдавливающего инструмента, оптимально поддерживать постоянно степень заполнения в участке о€езгаживания.
С помощью по меньшей мере установленных по одному датчику давления на конце области штифтовой зоны и в области повышения давления, или в области обезгаживания, а также процессорного компьютера к тому же при колебаниях противодавления на инструменте и производительности по подаче экструдера можно рассчитать оптимальную глубину погружения дроссельных штифтов в пазы кожуха переходной зоны и соответственно управлять исполнительными устройствами этих дроссельных штифтов.
Наконец, с помощью этих блоков устройства возможно быстрое согласование экструдера с различными экструдатами и
0 инструментальными головками.
Сущность изобретения поясняется чертежом , где показан продольный разрез экструдера .
Одношнековый обезгаживающий экс5 трудер 1 содержит кожух 2 со входным 3 и выходным 4 отверстиями для материала. В кожухе 2 расположен с возможностью вращения относительно продольной оси от привода 5 шнек 6. Экструдер 1 имеет разме0 щенные одна за другой смесительную зону 7 и гомогенизирующую переходную зону 8. Перед зоной 7 размещена зона загрузки 9, а на выходном конце экструдера - зона 10 повышенного давления.
5 Шнек 6 экструдера в зоне загрузки 9 имеет геометрию, обеспечивающую известным само по себе образом затягивание подводимого через входное отверстие 3 материала в экструдер, чтобы пластифици0 ровать его там.
Смесительная зона 7 выполнена в виде штифтовой цилиндрической зоны с двумя или более рядами штифтов 11, радиально проходящими через кожух 2 экструдера 1, в
5 направлении оси шнека 6.
В этой зоне 7 гребни витков 12 шнека 6 прерваны в плоскости штифтов 11, чтобы предотвратить столкновение с ними.
Ниже, по ходу от штифтовой зоны 7,
0 расположена переходная зона 8, в которой шнек б и кожух 2 выполнены в виде смесительного агрегата и в которой в этом примере исполнения углы между гребнями витков 13 шнека б и гребнями витков 14 кожуха 2
5 экструдера 1 больше или равны 105° и между собой не образуют дополнительных до 90° углов.
Кроме того, шнек 6 экструдера и кожух 2 экструдера 1 в этой переходной зоне 8
0 выполнены так, что независимо от увеличивающейся илиуменьшающейся площади сечения во входной и выходной частях переходной зоны 8 количество гребней витков шнека б и гребных витков кожуха 2 ос5 тается постоянным.
В противоположность виткам шнека б витки на кожухе 2 не имеют разрывов. Они идут по непрерывной винтовой линии от входной части зоны до ее выходной части примерно более или менее увеличивающейся или уменьшающейся по диаметру спирали вокруг воображаемой продольной оси экструдера.
Во входной части передаточной зоны 8 диаметр сердечника шнека 6 увеличивается от максимальной глубины пазов между стенками до примерно внешнего диаметра, т. е. объем между гребнями витков шнека б уменьшается от максимума до входной части до нуля. Объемы между гребнями витков кожуха 2 имеют обратную тенденцию. Таким образом, эффективный объем для прохода экструдата в осевом и радиальном направлении остается постоянным. Принудительно на основе этих зависимостей происходит стопроцентный обмен экструдатом между промежутками 15 между витками на шнеке и промежутками 16 между гребнями витков на кожухе 2.
В выходной части переходной зоны 8 непрерывно увеличивается объем между витками 13 привода 5 шнека б, а между витками 14 кожуха 2 - уменьшается, причем суммарный объем для прохождения экструдата опять остается постоянным,
В конце первого участка переходной зоны 8 в этой форме исполнения находится дроссельный элемент, который представляет собой симметрично по окружности уста- ноаленные дроссельные штифты 17, которые снаружи могут погружаться вглубь посредством исполнительных устройств 18, в направлении стрелок 19, 20 либо вручную, либо гидравлическим путем, и смесительная функция экструдера и давление в экструда- те могут независимо отрегулироваться в зависимости от конкретных свойств экструдата, а также противодавления в инструменте .
Ниже по ходу от переходной зоны 8 расположена зона обезгаживания 21. В этой зоне 21 экструдат или смесь экструдата с увлекающим средством находится под пониженным давлением, там что он вспенивается в своей летучей части и избавляется от нее.
Шнек 6 экструдера 1 в зоне обезгаживания 2t имеет значительно уменьшенное количество витков так, что известным образом освобождается дополнительный объем для расширения экструдата.
Ниже, по ходу зоны загрузки 9, перед штифтовой зоной 7 находится впрыскное
отверстие 22 для увлекающего средства или компонентов каучуковой смеси, хотя они могут подаваться также в жидком или твердом виде через входное отверстие 3.
Альтернативно впрыскное отверстие 22
может располагаться также ниже штифтовой зоны 7 перед примыкающей к нему переходной зоной 8.
Экструдер 1 может быть снабжен выступающими в рабочую полость 23 кожуха 2
датчиками давления 24, 25, расположенными на выходе штифтовой зоны 7 и/или в зоне 10 повышенного давления и связанными линиями 26 передачи информации с компьютером 27 и исполнительными устройствами 18 для дроссельных штифтов 17.
Подлежащие обезгаживанию вещества
могут покидать экструдер 1 через отверстие
28, к которому можно подключить не показанное отсасывающее устройство.
Последняя часть процесса в экструдере 1 образована зоной повышения давления 10, в которой геометрия шнека 6 изменена так, что известным образом давление в экс- трудате повышается до необходимого давления на инструменте.
Т. о. экструдер согласно изобретению обеспечивает эффективное обезгаживание термопластичных пластмасс и каучуковых смесей.
(56) Патент США N 4094942. кл. 264-102, В 29 F 3/03, 1973.
Патент США №3613160, кя. 425-209, В 29 F 3/02. 1971. Патент ЕР №0082494.
кл.В 29 F 3/03. 1983.
Реферат
Формула
