Каскадний екструдер

Реферат: Каскадний екструдер містить дозатор сировини, корпус з отворами для завантажування і розвантажування та нерухомі пластини для руйнації нерозплавлених пробок, диск, що змонтований у корпусі з можливістю обертання та оснащений завантажувальнопластифікуючою зоною, механізм регулювання величини дискового зазору між корпусом і диском, шестеренний насос та розплавопровід, що розміщений між розвантажувальним отвором корпуса та шестеренним насосом, датчики температури, які встановлено після розвантажувального отвору та шестеренного насосу і які з'єднані з регуляторами частоти обертання диска і величини дискового зазору. В корпусі по довжині завантажувальнопластифікуючої зони встановлені датчики температури на певних проміжках один від одного. UA 118230 U (12) UA 118230 U UA 118230 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до обладнання для перероблення полімерних матеріалів і може бути застосована у складі технологічних ліній для виготовлення плівкових, листових або профільно-погонажних виробів. У процесі переробки термопластичних матеріалів (пластичних мас, полімерів і композицій на їх основі) значне місце займають дискові екструдери характерною ознакою яких є робочий орган у вигляді обертового диска. Так, відомий каскадний екструдер, що містить корпус із завантажувальним і розвантажувальним отворами і змонтованим у ньому з можливістю обертання диском, розміщений на виході з розвантажувального отвору розплавопровід, а також компенсувальний елемент, який установлений у розплавопроводі і виконаний у вигляді підпружиненого плунжера [пат. України № 33761 U, МПК6 В29С 47/56, заявл. 30.03.1999, опубл. 10 15.02.2001, бюл. 1]. Екструдер цієї конструкції завдяки наявності компенсувального елемента стабілізує продуктивність машини, проте наявність застійних зон в компенсувальному елементі істотно звужує його використання в промислових умовах. Найбільш близьким за технічною суттю до пропонованого технічного рішення є каскадний екструдер, що містить дозатор сировини, корпус з отворами для завантажування і розвантажування та нерухомі пластини для руйнації нерозплавлених пробок, диск, що змонтований у корпусі з можливістю обертання та оснащений завантажувальнопластифікуючою зоною (ЗПЗ), механізм регулювання величини дискового зазору між корпусом і диском, шестеренний насос та розплавопровід, що розміщений між розвантажувальним отвором корпуса та шестеренним насосом, датчик тиску, що розташований у роплавопроводі та датчики температури, які встановлено після розвантажувального отвору та шестеренного насосу і які з'єднані з регуляторами частоти обертання диска і величини дискового зазору [патент України № 94012 U, МПК (2014.01) В29С 47/00, заявл. 07.05.2014, опубл. 27.10.2014, бюл. 10]. Зазначений екструдер забезпечує руйнування пробки матеріалу реалізуючи дисперговану модель плавлення, яка призводить до інтенсифікації процесу екструзії, проте має істотний недолік - відсутність параметрів, по яких можна було б визначати узгоджені режими роботи між дозатором сировини, дисковим екструдером та шестеренним насосом. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалити каскадний екструдер, в якому нове конструктивне виконання забезпечує можливість встановлення режимів узгодженої роботи дозатора сировини, дискового екструдера та шестеренного насосу за рахунок можливості встановлення та регулювання місця де закінчується процес плавлення і починається процес гомогенізації. Поставлена задача вирішується тим, що в каскадному екструдері, що містить дозатор сировини, корпус з отворами для завантажування і розвантажування та нерухомі пластини для руйнації нерозплавлених пробок, диск, що змонтований у корпусі з можливістю обертання та оснащений завантажувально-пластифікуючою зоною, механізм регулювання величини дискового зазору між корпусом і диском, шестеренний насос та розплавопровід, що розміщений між розвантажувальним отвором корпуса та шестеренним насосом, датчик тиску, що розташований у розплавопроводі та датчики температури, які встановлено після розвантажувального отвору та шестеренного насосу і які з'єднані з регуляторами частоти обертання диска і величини дискового зазору, згідно з пропонованою корисною моделлю. Новим є те, що в корпусі екструдера по довжині ЗПЗ встановлені датчики температури на певних проміжках один від одного, що вимірюють температуру розплаву по всій довжині ЗПЗ екструдера. Аналіз кривих температурного профілю корпусу показує, що при досягненні на границі "циліндр-полімер" температури рівній температурі плавлення полімеру спостерігається різке збільшення градієнту температур, а після досягнення максимуму температура починає падати. Такий хід кривих пояснюється тим що утворена на стінці циліндра плівка розплаву, товщина якої незначна а в'язкість висока, виникають значні швидкості зсуву, які ведуть до інтенсивної дисипації енергії в цьому місці. При подальшому русі пробки по каналу товщина і температура плівки збільшується, в'язкість падає і відповідно дисипація енергії та температура на границі "циліндр-полімер" зменшується. Цим пояснюється в подальшому падіння температури в корпусі. Таким чином при встановленні режиму переробки полімеру необхідно так підбирати частоту обертання диска та величину зазорів, щоб максимальний градієнт температур був на виході із завантажувально-пластифікуючої зони. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому зображена каскадна схема екструзії. Каскадний екструдер містить корпус 1 з отворами для завантажування 2 і розвантажування 3, диск 4, змонтований у корпусі з можливістю обертання, механізм регулювання 5 величини дискового зазору Δ між корпусом 1 і диском 4, дозатор сировини 6, що установлений на вході у 1 UA 118230 U 5 10 15 завантажувальний отвір 2, розплавопровід 7, що оснащений датчиком тиску 8, що розміщений на виході з розвантажувального отвору дискового екструдера і з'єднаний з регулятором 9 дозатора продуктивності 6, при цьому каскадний екструдер також оснащено датчиками температури 10 та 14, які встановлені після розвантажувального отвору 3 і шестеренного насоса 12, і які з'єднані з регулятором 11 частоти обертання n диска 4 і величини дискового зазору Δ між корпусом 1 і диском 4, екструзійну головку 13, нерухомі пластини 15 та датчики температури 16. Екструдер працює в такий спосіб. Матеріал, що підлягає переробленню, надходить з дозатора сировини 6 у завантажувальний отвір 2 корпуса 1, захоплюється гвинтовою нарізкою ЗПЗ диска 4, де розплавляється і далі під дією тиску створеного ЗПЗ та ефектом Вайссенберга поступає в дискові зазори, де гомогенізується і транспортується у напрямку до розвантажувального отвору 3. Пробки полімеру, що утворюються в початковій зоні ЗПЗ руйнуються за допомогою нерухомих пластин 15 на корпусі екструдера. Датчики температури встановлені в корпусі екструдера фіксують зміну температури по довжині ЗПЗ і дозволяють визначити місце максимального градієнту температур по довжині корпусу. Регулюванням частоти обертання диска та величини робочих зазорів при сталій продуктивності максимальний градієнт температур регулюють так, щоб він знаходився в кінці ЗПЗ, що свідчить, про те, що процес плавлення відбувається в ЗПЗ, а гомогенізація в дисковому зазорі Δ, тобто в призначених для цього місцях. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Каскадний екструдер, що містить дозатор сировини, корпус з отворами для завантажування і розвантажування та нерухомі пластини для руйнації нерозплавлених пробок, диск, що змонтований у корпусі з можливістю обертання та оснащений завантажувальнопластифікуючою зоною, механізм регулювання величини дискового зазору між корпусом і диском, шестеренний насос та розплавопровід, що розміщений між розвантажувальним отвором корпуса та шестеренним насосом, датчики температури, які встановлено після розвантажувального отвору та шестеренного насосу і які з'єднані з регуляторами частоти обертання диска і величини дискового зазору, який відрізняється тим, що в корпусі по довжині завантажувально-пластифікуючої зони встановлені датчики температури на певних проміжках один від одного. 2 UA 118230 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3