Пристрій для підготовки пластмаси до повторної переробки

1. Пристрій для підготовки пластмаси до повторної переробки, що містить бункер (1), до якого оброблюваний матеріал подається зверху крізь завантажувальний отвір (10), та встановлений у бункері (1) з обертанням навколо вертикальної осі (2) бункера (1) принаймні один змішувальний та/або подрібнювальний інструмент (14), причому від цього інструмента (14) оброблюваний матеріал надходить до розвантажувального отвору (17) в нижній частині бункера (1), з яким по ходу матеріалу зв'язаний вхідний отвір (18) тангенціально приєднаного кожуха шнеків, а кожна бокова стінка (28) вхідного отвору (18), навколо якого проходить інструмент (14), у розрізі визначає безперервне розширення (36) вхідного отвору (18) у бік осі (29) кожуха шнеків (19), який відрізняється тим, що розширення (36) у бік осі (29) кожуха (19), який містить два або більше шнеки (21, 22), простягається у частину периферії черв'яка (30) сусіднього шнека (21, 22), краще до зони осі шнека, так, що обернена до шнека кромка цього розширення (36) утворює суцільну різальну кромку (39), виконану з можливістю взаємодії з цим черв'яком (30). 2. Пристрій за п.1, який відрізняється тим, що бокова стінка (28) вхідного отвору (18), яка визначає розширення (36), утворює з подовжньою віссю 2 3 76683 4 9. Пристрій за пп.1-8, який відрізняється тим, що їх черв'яків (30) між собою, принаймні, поблизу шнеки (21, 22) виконані з можливістю зачеплення вхідного отвору (18). Винахід стосується пристрою для підготовки пластмаси, зокрема, термопластичних матеріалів до повторної переробки, що містить бункер, до якого оброблюваний матеріал подається зверху крізь завантажувальний отвір, та принаймні один розташований у бункері змішувальний та/або подрібнювальний інструмент, а матеріал, оброблений цим інструментом, надходить до вивантажувального отвору внизу бункера, із яким по ходу матеріалу пов'язаний вхідний отвір кожуха пристрою зі шнеком, переважно пластифікаційного або агломераційного пристрою. Такі пристрої відомі, [наприклад, з AT 407972 В]. Вони містять принаймні один екструдерний шнек, який скеровує матеріал, що надходить, прямо на подальшу обробку, здебільшого на грануляційний пристрій. Однак шнек може також виконувати чисто транспортну функцію, подаючи матеріал на наступні операції обробки, наприклад, на повторну обробку обертовими інструментами, де вперше на цій стадії матеріал потрапляє до пластифікаційного або агломераційного пристрою. Відомі пристрої працюють у принципі задовільно, але часто в них виникають труднощі з живленням пристрою, приєднаного до вивантажувального отвору, особливо коли цей пристрій пов'язаний з пластифікаційним або агломераційним пристроєм. Бажано, щоб подача матеріалу на шнеки була якомога більш рівномірною, а відтак, треба забезпечити рівномірне розвантаження цього пристрою, що вкрай важливо, коли екструдер з'єднаний з формувальним пристроєм, до якого матеріал має надходити особливо рівномірно. Зазначені труднощі є наслідком, зокрема, помітної неоднорідності матеріалу, що надходить, спричиненої як хімічним складом матеріалу, так і його іншими властивостями (ступінь забруднення, розмір та форма часток тощо). В основу винаходу покладене завдання подолати ці труднощі та удосконалити відомий пристрій таким чином, щоб забезпечити якомога більш рівномірну подачу оброблюваного матеріалу до пристрою, приєднаного до вивантажувального отвору, чим гарантується рівномірний вихід на випускному кінці шнеків, особливо пластифікаційного або агломераційного пристрою. Поставлене завдання у винаході вирішується тим, що розширення, якщо розглядати у напрямку до осі кожуха шнеків, частково заходить до периферії черв'яка сусіднього шнека, переважно до зони осі шнека, так, що звернена до шнека кромка цього розширення утворює безперервну різальну кромку разом із цими черв'яками та у взаємодії з ними. Цим забезпечується рівномірне надходження оброблюваного матеріалу до вхідного отвору шнеків, у тому числі й тоді, коли матеріал у бункері розм'якшується при нагріванні. Вважається, що ця поліпшена дія позначається на різальній кромці порівнянної довжини, яка утворюється зверненою до шнека кромкою розши рення. Ще одна значна перевага конструкції за винаходом полягає в тому, що стають непотрібними необхідні досі поблизу входу охолоджувальні пазові втулки, які зазнають сильного спрацьовування. Це не лише заощаджує кошти, але також зменшує пусковий момент приводного двигуна. Згідно з найбільш вигідним варіантом винаходу бокова стінка, що створює розширення, утворює з віссю шнеків кут від 20 до 80°, краще 30-55°. Також експериментально знайдено оптимальні при такому співвідношенні формули для вхідного отвору кожуха шнеків: h k0,6d та L k0,6d де h - ефективна висота вхідного отвору у напрямку осі бункера у мм, L - ефективна довжина вхідного отвору у напрямку периферії бункера у мм, d - зовнішній діаметр шнеків у мм, k - кількість шнеків, яка переважно становить 1 або 2. Також є доцільним, щоб днище вхідного отвору шнеків було нахилено у напрямку бункера. Винахід також забезпечує переваги у порівнянні з конструкціями, де приєднаний до розвантажувального отвору бункера кожух містить лише один шнек, а також із конструкціями, де цей кожух містить два шнеки. Цей шнек або ці шнеки можуть утворювати пластифікаційний або агломераційний пристрій, а також можуть виконувати чисто транспортну функцію. Досі аргументом проти двохшнекового екструдера була відносно висока вартість, однак досвід заявника свідчить, що складні заходи, що їх доводиться вживати при одношнековій конструкції, щоб досягти порівнянних результатів, за витратами наближаються до двохшнекової конструкції. Отже, у порівнянні з одношнековими конструкціями, шнеки та їх циліндр при двохшнековій конструкції можна виконати значно коротшими і при незмінному діаметрі шнека збільшити продуктивність у 1,5-2 рази (наприклад, при переробці поліетилену). Також експерименти заявника показали, що при двохшнековій конструкції оптимальні результати досягаються, коли діаметр D бункера та діаметр d кожного з двох шнеків знаходяться у наступному співвідношенні: D 103 d2K , де D - внутрішній діаметр циліндричного бункера у мм, d - діаметр шнеків у мм, K - стала, яка дорівнює або менше 50, а переважно більше 100. Для нециліндричного бункера або непостійного діаметра шнека виконується перерахунок, як буде пояснено далі. Такі двохшнекові конструкції у порівнянні з одношнековими дозволяють скоротити довжину шнеків наполовину, і пристрій при тій самій продуктивності займатиме значно менше місця. У зоні обтискання шнеків матеріал краще виявляє свої 5 76683 6 пластифікаційні властивості, бо особливо інтенсиперерізі пристрій з конічним двохшнековим екствно обробляється за рахунок зусилля зсуву та рудером. місильної дії. Також виявилося, що така конструкПристрій за Фіг.1, 2, 6 та 7 являє собою комбіція нечутлива до геометрії шнеків при обробці різнацію екструдера з розпушувачем із двома шнених видів пластмас, отже, цей пристрій має уніками, який містить бункер 1 із вертикальною віссю версальне застосування. 2 та круговим перерізом, причому бокова стінка 3 є Далі, в межах винаходу виявилося, що живсуттєво циліндричною. Відносно осі 2 бункера 1 лення шнеків та надійність їх кожуха, особливо рухається несучий диск 4 у напрямку стрілки 8 якщо вони утворюють пластифікаційний або агло(Фіг.2), насаджений на вал 5, який щільно закріпмераційний пристрій, тим кращі, чим менше повелений у днищі 6 бункера 1 та обертається у днищі рхня, що її торкається оброблюваний матеріал на 6 у підшипниках 7. Вал 5 приводиться до обертаншляху від бункера до шнеків. За наступним варіаня від двигуна 9. нтом здійснення винаходу конструкція виконана Зверху бункера 1 знаходиться завантажувальтакою, що два шнеки у кожусі розташовані якнайбний отвір 10 для оброблюваного матеріалу, краще лижче до зверненої до бункера кромки вхідного у воронкоподібній кришці 11. Коли матеріал оброотвору. Тоді кожух утвореного шнеками пластифібляється під вакуумом, розвантажувальний отвір каційного або агломераційного пристрою безпосебункера 1 зачиняється, а у завантажувальному редньо примикає до вивантажувального отвору отворі 10 передбачено знімний шлюз. Оброблюбункера або збігається з ним. При цьому є доцільваний матеріал подається до завантажувального ним, щоб кожух обох шнеків був приєднаний до отвору 10 транспортним засобом, наприклад, стріпериферії бункера тангенціально, хоча у принципі чковим конвеєром, та засипається до отвору 10 у можливі також інші варіанти приєднання, напринапрямку стрілки 13. клад, радіальний. Установлений поблизу днища 6 несучий диск Оптимальне розташування в межах винаходу 4 має кілька інструментів 14, які принаймні передосягається, коли перерізи обох шнеків у кожусі мішують, а переважно також подрібнюють та супластифікаційного або агломераційного пристрою шать завантажений до бункера 1 матеріал, перепоблизу вхідного отвору проходять вертикально важно вторинний термопластичний матеріал. В або похило один над одним. Таке вертикальне останньому випадку інструменти 14 являють сорозташування забезпечує мінімальну поверхню, бою різальні ножі. Матеріал, що відкидається інщо її торкається оброблюваний матеріал, який струментами 14 несучого диска 4, підноситься може бути клейким, на шляху від бункера до обох уздовж бокової стінки 3 бункера 1 у вигляді фоншнеків. Це є важливо, щоб уникнути прилипання тана 15 догори та після досягнення кульмінаційної матеріалу до цих поверхонь. При невертикальноточки 16 знову падає до зони осі 2 бункера. Таким му, наприклад, похилому або паралельному, розчином оброблюваний матеріал добре перемішуташуванні перерізів обох шнеків, потрібно принайється або подрібнюється та висушується і після мні виконати охолоджувальні канали у кожусі належного часу перебування у бункері 1 вивопластифікаційного або агломераційного пристрою, диться крізь розвантажувальний отвір 17, який у які знаходилися б поблизу вхідного отвору, щоб наведеному варіанті збігається з вхідним отвором уникнути прилипання матеріалу під напором до 18 кожуха 19 пластифікаційного або агломераційцих поверхонь, яке призводить до небажаного ного пристрою 20, у даному випадку екструдера, перегріву матеріалу, що накопичується там. або принаймні пов'язаний з ним по ходу потоку. Черв'яки шнеків принаймні поблизу вхідного Пристрій 20 містить два встановлені у кожусі 19 отвору можуть зачіплюватися між собою. Цим дошнеки 21, 22, які приводяться до обертання в одсягається самоочищення черв'яків шнеків, що має ному напрямку двигуном 23 так, що їх черв'яки особливе значення у вхідній зоні. Хоча доцільно, зачіпляються між собою. Можлива схема приводу щоб діаметри шнеків були однакові, це не є обонаведена на Фіг.3 та 4. Двигун 23 приводить в дію в'язковим. Обидва шнеки можуть також мати різну ведучу шестірню 24, яка знаходиться у корпусі 25 довжину, особливо коли один шнек діє як живильредуктора та приводить в дію дві планетарні шесник щодо другого. тірні 26, 27, обертово з'єднані з валами обох шнеПодальші ознаки та переваги винаходу стаків 21, 22. нуть очевидними з прикладів здійснення предмету Для досягнення подвоєної у порівнянні з одвинаходу, які схематично зображені на кресленношнековим екструдером продуктивності необхіднях. На Фіг.1 представлений вертикальний переріз но, щоб розміри бункера та шнеків знаходилися у першого варіанта виконання уздовж лінії розрізу I-I наступному емпірично виведеному спрощеному Фіг.2, на якій зображено переріз уздовж лінії ІІ-ІІ співвідношенні: Фіг.1. Фіг.3 показує виконання пристрою у горизонD 103 d2K , тальному перерізі з паралельними шнеками однаде D - внутрішній діаметр циліндричного бункової довжини. На Фіг.4 зображено варіант викокера у мм, d - діаметр черв'яка обох шнеків 21, 22 нання за Фіг.3, у якому шнеки мають різну у мм, а K - стала, яка становить щонайменше 50, а довжину. Фіг.5 показує виконання вхідного отвору переважно щонайменше 100. Ця формула стосуу пристрої за Фіг.3. На Фіг.6 представлено викоється циліндричного бункера. Якщо бункер не цинання вхідного отвору у пристрої за Фіг.1, а на ліндричний, а, наприклад, конічний, треба перераФіг.7 - виконання вхідного отвору у горизонтальхувати D на внутрішній діаметр віртуального ному перерізі. На Фіг.8-14 наведені у вертикальциліндричного бункера еквівалентного об'єму, ному перерізі різні можливі варіанти виконання тобто такої саме ефективної висоти. Ефективною шнеків. На Фіг.15 зображено у горизонтальному 7 76683 8 висотою Η вважається кожна відстань, на якій куанті за Фіг.3 обидва шнеки 21, 22 мають однакову льмінаційна точка 16 фонтана 15 знаходиться над довжину й обертаються однаково, причому їх черверхньою кромкою несучого диска 4, чим забезпев'яки можуть зачіплятися між собою. Обидва шнечуються розумні виробничі показники. ки 21, 22 разом рухаються в екструдерній голівці Утім, з іншого боку, в багатьох випадках має 31, приєднаній до кожуха 19 шнеків. значення розмір та форма вхідного отвору 18 коВаріант виконання за Фіг.4 відрізняється від жуха 19 шнеків. Через цей вхідний отвір, принаймнаведеного на Фіг.3 тим, що шнеки 21, 22 мають ні частково розташований на рівні інструментів 14, різну довжину, а саме той шнек 21, що ближче до які обертаються у бункері 1, перемішаний у бункебункера 1, коротший за другий шнек 22. Шнек 21 рі 1, можливо подрібнений, а відтак розігрітий та, приймає матеріал, що викидається з бункера 1 можливо, висушений пластичний матеріал відвокрізь розвантажувальний отвір 17 до вхідного диться від інструментів 14. На доказ можна навесотвору 18 кожуха 19 шнеків, причому це прийманти той факт, що кромки інструментів, які проходять ня суттєво поліпшується завдяки зазначеному у напрямку стрілки 8, нахилені або вигнуті проти співвідношенню розмірів бункера 1 та вхідного напрямку руху, отже, при обертанні інструментів отвору 18, а також завдяки конфігурації бокових 14 на матеріал у вхідному отворі 18 чиниться дія, стінок 28. Шнек 21 на ходу передає прийнятий маподібна до дії шпателя. Експерименти показують, теріал до другого шнека 22, який подає матеріал що найоптимальніші співвідношення досягаються до приєднаної екструдерної голівки 31. Окрім рівпри таких розмірах вхідного отвору 18: номірної подачі, перевага цієї конструкції полягає у тому, що зменшується вартість розвантажувальної h k0,6d та L k0,6d коробки 37 та вхідної частини екструдерної голівде h - ефективна висота вхідного отвору у наки 31. прямку осі бункера у мм, Виконання вхідного отвору 18, близьке до наL - ефективна довжина вхідного отвору у наведеного на Фіг.3 та 4, показано на Фіг.6. прямку периферії бункера у мм, Як видно на Фіг.5, 6 та 7, на кожній кромці вхіd - зовнішній діаметр черв'яка у мм, дного отвору 18, якої торкаються інструменти 14 k - кількість шнеків, яка переважно стано(на Фіг.5, 6 та 7 то права кромка), передбачена скіс вить 2. 32 для поліпшення умов подачі. Далі, днище 33 Ефективною довжиною або ефективною висовхідного отвору 18 у напрямку бункера 1 нахилене тою вхідного отвору 18 вважаються фактичний так, що утворена стінка вхідного отвору спадає у переріз у світу вхідного отвору 18 у напрямку руху напрямку бункера 1. матеріалу з бункера 1 до кожуха 19. Для неоднаЯк уже зазначалося, обидва шнеки 21, 22 у кового діаметра шнека величина d, як пояснювапринципі можуть займати будь-яке положення лося вище, розраховується. один відносно одного. Різноманітні варіанти покаДалі, експериментально показано, що матерізані на Фіг.8-14. Зображене на Фіг.11 вертикальне ал, який подається до вхідного отвору 18, іноді розташування обох шнеків 21, 22 один над одним відхиляється так, що загачує кромку вхідного є оптимальним, бо виключає загрозу прилипання отвору 18, біля якої проходять інструменти 14; на часток пластикового матеріалу до поверхні вхідної Фіг.2 це має місце також і на лівій кромці вхідного зони кожуха шнеків, на відміну від інших положень отвору 18. Щоб уникнути цього загачування, доцішнеків 21, 22. Інші, ніж на Фіг.11, взаємні розташульно, щоб кожна бокова стінка 28 вхідного отвору вання є також припустимими у принципі, але при 18, біля якої проходять зазначені інструменти 14 таких положеннях стає можливим приклеювання (на Фіг.3 та 4 це права стінка 28) мала такий нахил липких часток пластикового матеріалу, а відтак, і відносно подовжньої осі 29 кожуха 19 шнеків, щоб обростання роздавального отвору. Це може призу напрямку входження пластмасового матеріалу вести до перегрівання часток матеріалу. Аби уникутворювалося суцільне розширення 36 вхідного нути цього, бажано у тих варіантах розташування отвору 18 у напрямку осі шнека. Кут α (Фіг.7) між шнеків 21, 22, що відрізняються від наведеного на цією стінкою 28 та подовжньою віссю 29 кожуха 19 Фіг.11, виконувати охолоджувальні канали 34 у шнеків у будь-якому випадку становить менше 90°, зоні, яка прилягає до сусіднього з кромками вхіда саме від 20 до 80°, краще - 30-55°. Бокова стінка ного отвору 18 перерізу кожуха 19 і з'єднується з 28 простягається принаймні до зони черв'яка ЗО порожниною 35 вхідного отвору 18, створюючи сусіднього шнека 21 або 22, а краще до зони осі умови для зазначеного приклеювання й відповідно цього шнека. Ця подовжня вісь шнека при вертинадмірного часу перебування оброблюваного макальному розташуванні обох шнеків 21, 22 на витеріалу. Чим більша ця порожнина 35, чим довше гляді зверху розглядається разом з віссю 29 кожувитягнутий кожух 19 у напрямку бункера 1, тим ха 19 шнеків (Фіг.2). Кромка цієї бокової стінки 28, більш нагальна потреба виконання каналів 34. зокрема, її кінець, утворює різальну кромку 39, яка Хоча в оптимальному варіанті з точки зору совзаємодіє з черв'яками 30 (Фіг.1, 5, 6) і за відсутбівартості шнеки 21, 22 мають однакові й незмінні ності пазової втулки проходить безперервно, без по довжині діаметри d (Фіг.7), це не є обов'язкорозривів, навкруги шнеків 21, 22. вим. На Фіг.15 зображений варіант, у якому шнеки У варіанті виконання за Фіг.1, 2 та 7 обидва 21, 22 виконані конічними й разом утворюють двошнеки 21, 22 розташовані вертикально один над хшнековий екструдер, що живить екструдерну гоодним, а осі шнеків лежать у горизонтальній плолівку 31. Обидва шнеки тут рухаються назустріч щині. Таке розташування не є обов'язковим, але один одному над шестернями 38, що зачіпляються воно оптимальне. Якщо потрібно зробити інакше, між собою й приводяться в дію від спільного двиможна, як показано на Фіг.3 та 4, поставити обидва гуна 23. Черв'яки шнеків можуть зачіплюватися між шнеки горизонтально поряд один з одним. У варі 9 76683 10 собою, отже, і в цьому варіанті здійснюється самоХоча в описаних варіантах здійснення виочищення у вхідній зоні. находу фігурують лише два шнеки, теоретично Хоча горизонтальне розташування шнеків 21, можливі конструкції з трьома або більше шнеками 22 у кожусі 19 є оптимальним, у принципі можливо, аналогічного виконання, причому вищенаведені щоб цей кожух 19 приєднувався до бункера 1 із формули мають силу і для таких конструкцій. Утім, похилою подовжньою віссю або навіть вертикальз економічних міркувань конструкції з трьома або но. більше шнеками не мають суттєвого значення. 11 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 76683 Підписне 12 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