Шнековий екструдер для переробки полімерних матеріалів

Реферат: Пристрій обладнаний станиною, на якій змонтований редуктор привода екструдера. Всередині станини встановлений електродвигун, який через муфту обертає зубчасті пари редуктора. До редуктора прикріплений корпус, оснащений завантажувальною горловиною. На корпусі встановлено нагрівачі опору, а в корпусі розміщений шнек, виконаний з послідовно розташованими у напрямку вихідного отвору першою і другий секціями, які мають нарізку протилежного напрямку. Перша секція виконана з конічним виступом, розміщеним з утворенням кільцевого зазору в конічній виїмці, виконаній у другій секції. UA 120679 U (54) ШНЕКОВИЙ ЕКСТРУДЕР ДЛЯ ПЕРЕРОБКИ ПОЛІМЕРНИХ МАТЕРІАЛІВ UA 120679 U UA 120679 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до устаткування для переробки полімерних матеріалів шляхом екструзії, а саме до шнекових екструдерів, і може бути використана в хімічній промисловості, в машинобудуванні. Найбільш близьким до пропонованої корисної моделі є черв'ячний екструдер, що містить корпус із завантажувальною лійкою і вихідним отвором і шнек, виконаний з послідовно розташованих у напрямку вихідного отвору першої та другої секцій [Патент України на корисну модель № 59999, B29C 47/38, B29C 47/58, опубл. 10.06.2011]. Недоліком даної конструкції є те, що вона має недостатній ступінь диспергування за рахунок відсутності зміни напряму руху потоків та багаторазового їх ділення та зливання. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення якості диспергування наповнювача в полімерній масі. Поставлена задача вирішується тим, що у шнековому екструдері для переробки полімерних матеріалів, що містить корпус із завантажувальною лійкою і вихідним отвором і шнек, виконаний з послідовно розташованих у напрямку вихідного отвору першої та другої секцій, новим є те, що перша секція виконана з конічним виступом, розміщеним з утворенням кільцевого зазору у конічній виїмці, виконаній у другій секції, яка забезпечена опорними тілами обертання та змонтована з можливістю обертання у напрямі, протилежному першій секції за допомогою зубчастого зачеплення у вигляді проміжної шестірні, встановленої в конічній виїмці другої секції з можливістю зачеплення із зубцями, які виконані на поверхнях першої та другої секцій. У шнековому екструдері друга секція може бути ущільнена в корпусі за допомогою бурту, розміщеного з боку першої секції, а в тілі другої секції виконані канали, спрямовані від поверхні конічної виїмки до зовнішньої поверхні другої секції. Крім того, зубчасте зачеплення може бути забезпечене двома додатковими проміжними шестернями, рівномірно розподіленими по колу конічного виступу. Перераховані вище ознаки складають суть корисної моделі. Корисна модель пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 представлений загальний вигляд шнекового екструдера для переробки полімерних матеріалів; на фіг. 2 – шнековий вузол змішування з однією проміжною шестірнею; на фіг. 3 – змішувальна зона першої секції шнека; на фіг. 4 – вигляд А на фіг. 3; на фіг. 5 – друга секція шнека; на фіг. 6 – шнековий вузол змішування з допоміжними проміжними шестернями; на фіг. 7 – друга секція шнека; на фіг. 8 – вигляд Б на фіг. 7; на фіг. 9 – проміжна шестірня, розріз. Шнековий екструдер (фіг. 1) складається з станини 1, на якій змонтований редуктор 2 привода екструдера. Всередині станини 1 встановлений електродвигун 3, який через муфту 4 обертає зубчасті пари редуктора 2. До редуктора 2 прикріплений корпус 5, оснащений завантажувальною горловиною 6 і виконаний з вихідним отвором "а". На корпусі 5 встановлено нагрівачі 7, а в корпусі 5 розміщений шнек, виконаний з послідовно розташованих у напрямку вихідного отвору "а" першою 8 і другою 9 секціями, які мають нарізку протилежного напрямку. Перша секція 8 виконана з конічним виступом "б", розміщеним з утворенням кільцевого зазору "в" в конічній виїмці "г", виконаній у другій секції 9 (фіг. 2). Конічні частини "б" і "г", повернуті одна до другої, першої та другої секцій 8 і 9 шнека мають циліндричні проточки, на яких виконані, відповідно, зуби 10 і 11. Друга секція 9 змонтована з можливістю протилежного першій секції 8 напрямку обертання за допомогою зубчастого зачеплення у вигляді проміжної шестірні 12, встановленої в конічній виїмці "г" другої секції 9 з можливістю зачеплення з зубами 10 (фіг. 3, 4) і 11 (фіг. 5). Проміжна шестірня 12 змонтована на тілах обертання 13. По зовнішній поверхні другої секції 9 зі сторони першої секції 8 шнека виконаний бурт 14 входить по ковзній посадці в корпус 5 екструдера, а в тілі другої секції 9 шнека від її внутрішньої поверхні до зовнішньої виконані канали 15 некомпланарно з віссю шнека, спрямовані від поверхні конічної виїмки "г" до зовнішньої поверхні другої секції 9. Остання забезпечена опорними тілами обертання 16 для центрування її в корпусі 5, встановленими з боку першої секції 8 і на вході з корпусу 5. Для запобігання радіального переміщення першої секції 8 можуть бути встановлені центрувальні кулі 17. Зубчасте зачеплення забезпечене додатковими проміжними шестернями 12, рівномірно розподіленими по колу конічного виступу "б", наприклад під кутом 120° (фіг. 6-8). Перша секція 8 може мати поздовжні пази на конічному виступі "б". Пристрій працює наступним чином. Полімерний матеріал потрапляє з завантажувальної лійки 6 на обертову першу секцію 8 шнекового екструдера, під дією якої він ущільнюється, розігрівається, плавиться і переміщається в зоні змішування. За рахунок опорних тіл обертання 16, центруючих другу секцію 9 шнека і встановлених з боку першої секції 8, матеріал перемішується і потрапляє в 1 UA 120679 U 5 10 15 20 25 30 35 робочу зону другої секції 9 шнека, яка за рахунок проміжних шестерень 12, встановлених між обома секціями, обертається в бік, протилежний обертанню першої секції 9 шнека, що створює зсувні напруження, спричинені різкою зміною напрямку руху матеріалу на кут, рівний різниці кутів нахилу витків на першій 8 і другий 9 секціях шнека. Потім, зберігаючи загальний напрямок руху до виходу з екструдера, матеріал потрапляє в зони вхідних опорних тіл обертання 16, додатково перемішується і переміщується до вихідного отвору "а", сполученого з формуючою головкою (не показана). Завдяки наявності на зовнішній поверхні другої секції 9 зі сторони першої секції 8 шнека бурту 14, входить по ковзній посадці в корпус 5 екструдера, і наявності в тілі другої секції 9 шнека на поверхні, зверненої до першої секції 8, каналів 15 розплавлена маса з першої секції 8 шнека, не маючи можливості переміщення в пристінному шарі корпусу 5 бурту 14, виконаного на другій секції 9, перетікає в дисковий кільцевий зазор "в", утворений торцевими поверхнями секцій шнека, повернутих одна до іншої, де вона перемішується та гомогенізується, утворюючи в поздовжніх пазах на конічному виступі 6 першої секції 8 шнека вихрові потоки. Враховуючи, що секції шнека обертаються в протилежні сторони, ефективність змішування збільшується за рахунок збільшення відносної швидкості обертання робочих поверхонь, наслідком чого є збільшення зсувних напружень в дисковому в кільцевому зазорі. В зубчастому зачепленні потоки, утворені в поздовжніх пазах на конічному виступі "б" першої секції 8 шнека, розчленовуються на безліч потоків і набувають складного руху, що істотно підвищує змішувальну ефективність. Проходячи через зубчасте зачеплення, полімерна маса зливається і потрапляє в конічний кільцевий зазор "в", в якому перетирається із збільшеною відносною швидкістю зсуву, переміщується і потрапляє до каналів 15, проходить від внутрішньої конічної поверхні виїмки "г" другої секції 9 шнека на її зовнішню поверхню, і потім продавлюється через них, змінюючи напрямок руху маси на деякий кут від основного напрямку руху і отримуючи в зоні каналів 15 додаткові зсувні напруження. Полімерна маса поділяється на окремі потоки, кількість яких дорівнює кількості виконаних каналів 15, і потім потрапляє в порожнину гвинтового каналу другої секції 9 шнека, де знову змінює напрям свого руху, піддаючись впливу зсувних напружень, і переміщається витками другої секції 9 шнека до виходу з екструдера, продовжуючи змішуватися і гомогенізуватися на робочій поверхні другої секції 9 шнека. Завдяки наявності другої секції на 9 нарізки, зворотної за напрямом нарізці першої секції 8, і обертанню другий секції 9 протилежно першої секції 8 на матеріал не діє протитиск з боку другої секції 9, при цьому полімерна маса багаторазово дробиться і зливається, змінюючи напрям свого руху, і внаслідок цього піддається зсувними напруженням у взаємно перпендикулярних напрямках. Таким чином, в шнековому екструдері, є можливість переробляти наповнені матеріали і досягти високої якості диспергування наповнювача в полімерній масі. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 1. Шнековий екструдер для переробки полімерних матеріалів, що містить корпус із завантажувальною лійкою і вихідним отвором і шнек, виконаний з послідовно розташованих у напрямку вихідного отвору першої та другої секцій, який відрізняється тим, що перша секція виконана з конічним виступом, розміщеним з утворенням кільцевого зазору у конічній виїмці, виконаній у другій секції, яка забезпечена опорними тілами обертання та змонтована з можливістю обертання у напрямі, протилежному першій секції за допомогою зубчастого зачеплення у вигляді проміжної шестірні, встановленої в конічній виїмці другої секції з можливістю зачеплення із зубцями, які виконані на поверхнях першої та другої секцій. 2. Екструдер за п. 1, який відрізняється тим, що друга секція ущільнена в корпусі за допомогою бурту, розміщеного з боку першої секції, а в тілі другої секції виконані канали, спрямовані від поверхні конічної виїмки до зовнішньої поверхні другої секції. 3. Екструдер за будь-яким з пп. 1 і 2, який відрізняється тим, що зубчасте зачеплення забезпечене двома додатковими проміжними шестернями, рівномірно розподіленими по колу конічного виступу. 2 UA 120679 U 3 UA 120679 U 4 UA 120679 U 5 UA 120679 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6