Відцентровий екструдер для переробки полімерів

Відцентровий екструдер для переробки полімерів, що містить обертовий, вертикально розташований розплавлювач з нижньою конічнодисковою частиною й циліндричною боковою частиною, на поверхні якої виконані виступи з дренажними канавками, з'єднаними з відвідними каналами, а також нагромаджувач розплаву, з'єднаний з фільєрою, який відрізняється тим, що всередині нижньої конічно-дискової частини додатково розташований діафрагмовий вузол, який містить еластичну діафрагму, що закріплена фіксованим фланцем на основі. (19) (21) a200506588 (22) 04.07.2005 (24) 25.12.2007 (72) КУЗЯЄВ ІВАН МИХАЙЛОВИЧ, UA, КУЗЯЄВА СВІТЛАН А ІВАНІВНА, U A (73) УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ХІМІКОТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ, UA (56) SU 765000, 23.09.1980 SU 1065233, 07.01.1984 SU 939266, 30.06.1982 UA 76553, 01.07.2004 GB 1079816, 16.08.1967 Кузяев И.М. Анализ распределения давлений в полимерном материале, находящемся в конусном зазоре под действием центробежных сил // 3 81277 теплообмена в агрегатах с рабочими пространствами между двумя дисками при переработке жидких сред // Промышленная теплотехника. - 2003. Vol. 25. - №5. - С.17-24]. Відомий дисковий екструдер для переробки полімерних матеріалів, який містить нерухомий корпус і порожнистий обертовий диск, всередині якого встановлена крильчатка з власним приводом. При цьому торцеві поверхні обертового диска й корпусу утворюють дві дискові робочі зони, які зв'язані між собою через порожнину диска й крильчатку [А.с. 1065233 СССР, МКИ 3 В29F3/012, Дисковый экструдер для переработки полимерных материалов / Ю.А. Кузнецов, В.А. Успенский, И.М. Кузяев (СССР). - №3441208/23 - 05; Заявл. 24.05.82; Опубл. 07.01.84, Бюл. №1. - 3с.]. До недоліків відомого екструдера слід віднести підвищені енерговитрати на здійснення плавлення полімерного матеріалу в першій робочій зоні й низьку продуктивність, внаслідок виникнення нестабільності руху перероблюваного термопластичного матеріалу в другій робочій зоні й у з'єднувальній порожнині [1) Кузяев И.М. Расчет технологических параметров экструзионных агрегатов при наличии дисковых элементов // Вопросы химии и химич. технологии. - 2000. - №1. - с.313-316; 2) Математичне моделювання процесів у міждискових зазорах черв'ячнодискових екструдерів. Частина 1: Розрахунок енергосилових характеристик / І.М. Кузяєв, I.I. Начовний, Є.О. Богуцька, М,С. Хорольський // Геотехнічна механіка: Міжвид. зб. наук. праць. Ін-т геотехнічної механіки НАН України. Дніпропетровськ, 2003. - Вил. 46. - С.47-59]. Найбільш близьким за технічною сутністю й досяжному результату до запропонованого винаходу є відцентровий екструдер для переробки полімерів, який містить обертовий, вертикально розташований розплавлювач і завитковий нагромаджувач розплаву, з'єднаний з філь'єрою. При цьому робочу зону розплавлювача обмежує нижня конічно-дискова частина й циліндрична бокова частина, на поверхні якої виконані виступи з дренажними канавками, з'єднаними з відвідними каналами. Розплавлювач постачений відсікачами, виконаними у вигляді багатозахідної нарізки [А.с. 765000 СССР, МКИ 3 В29F3/012. Центробежный экструдер для полимеров / Н.М. Климашевич, Ю.И. Пушкарев (СССР). - №2673572/23 - 05; Заявл. 16.10.78; Опубл. 23.09.80, Бюл. №35. - 3с.] (прототип). До недоліків прототипу варто віднести низьку продуктивність, внаслідок малого рівня тиску між полімерним матеріалом і поверхнею робочої зони розплавлювача, що створюється за рахунок відцентрових сил у робочому об'ємі розплавлювача, навіть при достатньо великих швидкостях обертання розплавлювача [Кузяєв И.М. Анализ распределения давлений в полимерном материале, находящемся в конусном зазоре под действием центробежных сил // Вопросы химии и химич. технологии. - 2005. - №1. - С.196-199]. В основу винаходу поставлена задача підвищення продуктивності шляхом збільшення 4 поверхні контакту між перероблюваним полімерним матеріалом і поверхнею робочої зони розплавлювача за рахунок створення тиску підвищеного рівня (у межах декількох МПа). Поставлена задача вирішується тим, що у відомому відцентровому екструдері для переробки полімерів, який містить обертовий, вертикально розташований розплавлювач з нижньою конічнодисковою частиною й циліндричною боковою частиною, на поверхні якої виконані виступи з дренажними канавками, з'єднаними з відвідними каналами, а також нагромаджувач розплаву, з'єднаний з філь'єрою, відповідно до винаходу всередині нижньо-конічної частини додатково розташований діафрагмений вузол, який містить еластичну діафрагму, що закріплена фіксовним фланцем на основі. На фіг.1 поданий відцентровий екструдер для переробки полімерів, на фіг.2 - переріз А-А на фіг.1 з притиснутою діафрагмою до основи, на фіг.3 - переріз А-А на фіг.1 з відтиснутою діафрагмою від основи. Відцентровий екструдер містить обертовий розплавлювач 1 і нагромаджувач розплаву 2, з'єднаний з філь'єрою 3. Робоча зона 4 розплавлювача 1 обмежена нижньою конічнодисковою частиною 5 і циліндричною боковою частиною 6, на поверхні якої виконані виступи 7 з дренажними канавками 8, з'єднаними з відвідними каналами 9. На конічній ділянці нижньої частини 5 в її середині встановлений діафрагмений вузол 10, що містить безпосередньо еластичну діафрагму 11, основу 12 і фіксовний фланець 13, в який зверху вставлений нерухомий патрубок 14 з ущільнювальними елементами 15. В основі виконані радіальні отвори 16 й осьовий отвір 17. Робоча зона 18 нагромаджувача 2, утворена обертовим ротором 19, що є продовженням зовнішньої бокової поверхні розплавлювача 1, і нерухомим корпусом 20. Робоча зона 18 нагромаджувача 2 й робоча зона 4 розплавлювача 1 з'єднані через радіальні канали 21. Для запобігання витікання розплаву полімеру між корпусом 20 й обертовим ротором 19 на останньому виконані відсікачі 22 у вигляді багатозахідної нарізки. Екструдер працює наступним чином. Вмикають електропривід (на фігурах не показаний) обертового розплавлювача 1 і досягають робочої частоти обертання со. У системі - патрубок 14, осьовий отвір 17 і радіальні отвори 16 - створюють вакуум, за рахунок чого діафрагма 11 притискується до поверхні основи 12. Після чого перероблюваний матеріал подається в робочу зону 4 розплавлювача 1, де під дією відцентрових сил притискується до нагрітої поверхні бокової частини 6 (фіг.2) (нагрівачі на фігурах не показані), полімерний матеріал починає плавитися, але інтенсивність плавлення в даному режимі не достатня, внаслідок недостатнього рівня тиску полімерного матеріалу на робочу поверхню. Далі, через патрубок 14, осьовий отвір 17 і радіальні отвори 16 подається стиснуте повітря під підвищеним тиском (до декількох МПа). 5 Інтенсивність притискування полімерного матеріалу під дією діафрагми на робочу поверхню зростає, тим самим підвищуючи швидкість плавлення. Коли діафрагма займе граничне положення, як показано на фіг.3, що відповідає від 1/2 до 2/3 частини порозплавленого матеріалу від початкової кількості, тиск скидується й знову створюється вакуум. При цьому діафрагма повертається в початкове положення (фіг.2) і знову відбувається завантаження перероблюваного матеріалу. Після чого цикл повторюється. Запропонований винахід можна застосувати на будь-якому підприємстві, де переробляються полімерні матеріали. 81277 6