Пристрій для переробки полімервмісних матеріалів

1. Пристрій для переробки полімервмісних матеріалів, що містить порожнистий корпус із завантажувальним і розвантажувальним отворами, а також з розташованими в ньому з можливістю обертання двома черв'яками, оснащеними щонайменше однією парою шестерень, встановлених з можливістю взаємного зачеплення, при цьому одна шестірня кожної пари встановлена на відповідному черв'яку із зачепленням з ним, а інша - на відповідному черв'яку вільно, який відрізняється тим, що щонайменше одна з шестерень кожної пари має форму, відмінну від кругової. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що сусідні шестерні щонайменше одного черв'яка розташовані з кутовим зміщенням одна відносно одної. 3. Пристрій за пп. 1 або 2, який відрізняється тим, що кожна з шестерень відповідної пари виконана у вигляді еліпса, вісь обертання якого збігається з його фокусом. 4. Пристрій за пп. 1 або 2, який відрізняється тим, що кожна з шестерень відповідної пари виконана у вигляді однопелюсткової логарифмічної кривої. 5. Пристрій за пп. 1 або 2, який відрізняється тим, що кожна з шестерень відповідної пари виконана у вигляді двопелюсткової логарифмічної кривої. U 2 (19) 1 3 Відомий пристрій для переробки полімервмісних матеріалів, що містить порожнистий корпус із завантажувальним і розвантажувальним отворами, а також з розташованими в ньому з можливістю різноспрямованого обертання двома черв'яками, спорядженими щонайменше однією парою шестерень, встановлених з можливістю взаємного зачеплення і зачеплення з відповідним черв'яком [патент Росії № 2060050, МПК6 В02С 7/00, заявл. 08.07.1994, опубл. 20.05.1996]. Цей пристрій призначено для подрібнення твердих матеріалів або для переробки термопластів. Матеріал у зазначеному пристрої руйнується в основному за рахунок роздавлювання між шестернями. При цьому обертання черв'яків у різних напрямках передбачає обертання з постійними за напрямком і величиною швидкостями і шестерень у тих самих напрямках, що і черв'яки, тому ефективність руйнування матеріалу або змішування розплаву відрізняються невисокою ефективністю. Найбільш близьким за технічною сутністю до технічного рішення, що заявляється, є пристрій для переробки полімервмісних матеріалів, що містить порожнистий корпус із завантажувальним і розвантажувальним отворами, а також з розташованими в ньому з можливістю обертання двома черв'яками, спорядженими щонайменше однією парою кругових шестерень, встановлених з можливістю взаємного зачеплення, при цьому одна шестірня кожної пари встановлена на відповідному черв'яку із зачепленням з ним, а друга - на відповідному черв'яку вільно [патент України № 3278 U, МПК7 В02С 19/00, заявл. 03.12.2003, опубл. 15.11.2004]. Матеріал у зазначеному пристрої, на відміну від аналога, бо розглянуто, руйнується не лише за рахунок роздавлювання між шестернями, а й за рахунок зрізу й розривання в проміжках між сусідніми шестернями, які обертаються в протилежних напрямках. Під час переробки термопластичного матеріалу зазначена конструкція пристрою також сприяє інтенсифікації змішування розплаву. Недоліки пристрою: незмінне в межах кожної пари шестерень поле швидкостей перероблюваного матеріалу, що зменшує ефективність процесу, а також можливість реалізації на двочерв'ячному пристрої за умови односпрямованого обертання черв'яків. В основу корисної моделі покладено задачу вдосконалення пристрою для переробки полімервмісних матеріалів, в якому нове виконання шестерень забезпечує зміну полів швидкостей місця контакту шестерень кожної пари протягом кожного їх оберту, а отже - інтенсифікацію руйнування або перемішування перероблюваного матеріалу, а також можливість реалізації на двочерв'ячному пристрої за умови як одно-, так і різноспрямованого обертання черв'яків. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для переробки полімервмісних матеріалів, що містить порожнистий корпус із завантажувальним і розвантажувальним отворами, а також з розташованими в ньому з можливістю обертання двома черв'яками, спорядженими щонайменше однією парою шестерень, встановлених з можливістю взаємного зачеплення, при цьому одна шес 15853 4 тірня кожної пари встановлена на відповідному черв'яку із зачепленням з ним, а друга - на відповідному черв'яку вільно, згідно з пропонованою корисною моделлю новим є те, що щонайменше одна з шестерень кожної пари має форму, відмінну від кругової. У найприйнятніших прикладах виконання пристрою сусідні шестерні щонайменше одного черв'яка розташовані з кутовим зміщенням одна відносно одної, а шестерня кожної пари шестерень виконана у вигляді еліпса, вісь обертання якого збігається з його фокусом або однопелюсткової логарифмічної кривої, або двопелюсткової логарифмічної кривої, або трипелюсткової логарифмічної кривої, або чотирипелюсткової логарифмічної кривої, або двопелюсткового овала, або трипелюсткового овала, або чотирипелюсткового овала, або у вигляді спіралі. Також шестерні відповідної пари можуть бути виконані у вигляді щонайменше двох кругових секторів різного радіуса або одна з шестерень кожної пари шестерень може бути виконана у вигляді круга, вісь обертання якого зміщена відносно його центра, а друга - у вигляді еліпса, вісь обертання якого збігається з його центром, або одна з шестерень - у вигляді круга, а друга - у вигляді еліпса, при цьому осі обертання обох шестерень зміщені відносно їх центрів, або одна з шестерень - у вигляді двопелюсткового овала, а друга - у вигляді трипелюсткового овала. Вихідний матеріал, що підлягає переробленню, надходить у завантажувальний отвір корпуса, де захоплюється витками черв'яків і далі транспортується ними в напрямку до першої пари шестерень. У разі роботи пристрою як подрібнювана між зазначеними шестернями оброблюваний матеріал ущільнюється, стискається і в результаті подрібнюється. Після цього, в разі наявності декількох пар шестерень, матеріал потрапляє в проміжок між попередньою парою шестерень і наступною, шестерні якої внаслідок особливостей їх геометрії обертаються зі швидкістю, відмінною за величиною та (або) напрямком від попередньої пари. У результаті відбувається додаткове інтенсивне подрібнення матеріалу в зазначеному проміжку, після чого матеріал починає руйнуватися між шестернями другої пари і т.д. У результаті матеріал інтенсивно подрібнюється до дрібних частинок з розвиненою поверхнею. У разі же роботи пристрою, наприклад, як двочерв'ячного екструдера в області розташування пар шестерень розплав полімеру піддається інтенсивним зсувним деформаціям, що сприяє ефективному перемішуванню розплаву полімеру та одержанню високоякісного матеріалу. Це відбувається внаслідок інтенсивного перерозподілу в просторі макро- і мікрооб'ємів перероблюваного матеріалу. Виконання щонайменше однієї з шестерень кожної пари з формою, відмінною від кругової, за умови постійної кутової швидкості ведучої шестерні відповідної пари забезпечує нерівномірне обертання веденої шестерні протягом одного оберту, а отже і неперервну зміну полів швидкостей зони контакту цих шестерень, що суттєво інтенсифікує процес переробки матеріалу в пристрої. Розташу 5 вання же сусідніх шестерень щонайменше одного черв'яка з кутовим зміщенням одна відносно одної дозволяє регулювати гідродинаміку в зоні розміщення шестерень, а отже підвищити ефективність переробки матеріалу залежно від його властивостей. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких зображено: на Фіг.1 - поздовжній розріз пристрою; на Фіг.2 - розріз по А-А на Фіг.1, приклад розташування сусідніх шестерень черв'яків з кутовим зміщенням одна відносно одної; на Фіг.3 - приклад виконання шестерень кожної пари у вигляді еліпса, вісь обертання якого збігається з його фокусом; на Фіг.4 - приклад виконання шестерень кожної пари у вигляді однопелюсткової логарифмічної кривої; на Фіг.5 - приклад виконання шестерень кожної пари у вигляді двопелюсткової логарифмічної кривої; на Фіг.6 - приклад виконання шестерень кожної пари у вигляді трипелюсткової логарифмічної кривої; на Фіг.7 - приклад виконання шестерень кожної пари у вигляді чотирипелюсткової логарифмічної кривої; на Фіг.8 - приклад виконання шестерень кожної пари у вигляді двопелюсткового овала; на Фіг.9 - приклад виконання шестерень кожної пари у вигляді трипелюсткового овала; на Фіг.10 - приклад виконання шестерень кожної пари у вигляді чотирипелюсткового овала; на Фіг.11 - приклад виконання шестерень кожної пари у вигляді однакових спіралей; на Фіг.12 - приклад виконання шестерень відповідної пари у вигляді щонайменше двох кругових секторів різного радіуса; на Фіг.13 - приклад виконання однієї з шестерень кожної пари у вигляді круга, вісь обертання якого зміщена відносно його центра, а другої - у вигляді еліпса, вісь обертання якого збігається з його центром; на Фіг.14 - приклад виконання однієї з шестерень кожної пари у вигляді круга, а другої - у вигляді еліпса, при цьому осі обертання обох шестерень зміщені відносно їх центрів; на Фіг.15 - приклад виконання однієї з шестерень кожної пари шестерень у вигляді двопелюсткового овала, а другої - у вигляді трипелюсткового овала. Пристрій містить порожнистий корпус 1 із завантажувальним 2 і розвантажувальним 3 отворами, а також з розташованими в ньому з можливістю односпрямованого обертання двома черв'яками 4 і 5, спорядженими декількома послідовно розташованими парами 6 шестерень 7, що перебувають у взаємному зачепленні. У найприйнятнішому прикладі виконання пристрою одна шестірня 7 кожної пари 6 встановлена із зачепленням з відповідним черв'яком (4 або 5), а друга - вільно (з можливістю обертання, незалежного від відповідного черв'яка), при цьому шестерні, встановлені на відповідному черв'яку із зачепленням і вільно, можуть бути розташовані по черзі (Фіг.1). Щонайменше одна з шестерень 7 має форму, відмінну від кругової, при цьому сусідні шестерні 7 щонайменше одного черв'яка (4 і (або) 5) можуть бути розташовані з кутовим зміщенням а одна відносно одної (Фіг.2). Також обидві шестірні 7 можуть мати форму, відмінну від кругової і кожна з них може бути виконана, наприклад, у вигляді еліпса, вісь обертання якого збігається з його фокусом (Фіг.2, 3), однопе 15853 6 люсткової логарифмічної кривої (Фіг.4), двопелюсткової логарифмічної кривої (Фіг.5), трипелюсткової логарифмічної кривої (Фіг.6), чотирипелюсткової логарифмічної кривої (Фіг.7), двопелюсткового овала (Фіг.8), трипелюсткового овала (Фіг.9), чотирипелюсткового овала (Фіг.10), спіралі (Фіг.11), або щонайменше двох кругових секторів 8 і 9 різного радіуса (Фіг.12). Одна з шестерень 7 кожної пари 6 може бути виконана у вигляді круга, вісь обертання 10 якого зміщена відносно його центра 11, а друга - у вигляді еліпса, вісь обертання 12 якого збігається з його центром 13 (Фіг.13), або у вигляді круга, а друга - у вигляді еліпса, при цьому осі обертання 10 і 12 обох шестерень зміщені відносно їх центрів 12 і 13 (Фіг.14), або одна з шестерень кожної пари виконана у вигляді двопелюсткового овала, а друга - у вигляді трипелюсткового овала (Фіг.15). Пристрій працює в такий спосіб. Матеріал, що підлягає переробленню, надходить у завантажувальний отвір 2 корпуса 1, де захоплюється витками черв'яків 4 і 5 і далі транспортується ними в напрямку до першої пари 6 шестерень 7. Між зазначеними шестернями оброблюваний матеріал піддається інтенсивному зсувному деформуванню, що сприяє подрібненню матеріалу або змішуванню й диспергуванню його компонентів. У проміжках між відповідними шестернями 7 сусідніх пар 6 шестерень матеріал піддається інтенсивному зрізу та зсуву, що також інтенсифікує процес його переробки. У результаті на виході з пристрою крізь розвантажувальний отвір 3 видаляється високоякісний продукт: дрібнодисперсний порошок з розвиненою поверхнею або гомогенний розплав термопласту. Виконання щонайменше однієї з шестерень 7 кожної пари 6 з формою, відмінною від кругової, забезпечує неперервну (протягом оберту ведучої шестерні) зміну полів швидкостей зони контакту цих шестерень, що суттєво інтенсифікує процес переробки у пристрої. Середнє передаточне відношення за повний цикл обертання шестерень 7 кожної пари 6 дорівнює одиниці для прикладів, зображених на Фіг.311, двійці - для прикладу, зображеного на Фіг.13, півтора - для прикладу, зображеного на Фіг.15, а для прикладів, зображених на Фіг.12 і 14 - середнє передаточне відношення залежить від величини секторів 8 і 9 (див. Фіг.12) або величини зміщення осей обертання 10 і 12 шестерень від їх центрів 11 і 13 (див. Фіг.14). Поточна же величина передаточного відношення для всіх прикладів (див. Фіг.3-15) змінюється протягом циклу. Так, наприклад, для прикладу виконання шестерень 7 у вигляді еліпсів (див. Фіг.2, 3), якщо через f позначити відстань між фокусами еліпса (відрізок АС на Фіг.3), через d - відстань між осями черв'яків 4 і 5 або найбільший діаметр еліпса (AB=DE), то величина передаточного відношення протягом циклу буде мінятися в границях від мінімального imin=(1-k)/(1+k) до максимального imax=(1+k)/(1-k), де k=f/d. Для прикладу, зображеного на Фіг.6, величина передаточного відношення протягом циклу буде мінятися триразово в границях від мінімального imin=1/2 до мак 7 15853 симального imax=2; для прикладу, зображеного на Фіг.7 - чотириразово від мінімального imin 1/ 2 2 , а для прикладу, зодо максимального imax браженого на Фіг.15 - дворазово (залежно від ра 8 діусів секторів 8 і 9). Пропонований пристрій, нескладний в експлуатації, забезпечує одержання високоякісного полімервмісного матеріалу. 9 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 15853 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601