RU2043923C1

RU2043923C1 - Worm mixer for processing of polymers

Info

Publication number: RU2043923C1
Authority: RU
Inventors: С.В. Коновалов
Original assignee: Акционерное общество "Научно-исследовательский институт резинотехнического машиностроения"
Priority date: 1991-04-22
Filing date: 1991-04-22
Publication date: 1995-09-20

Abstract

FIELD: chemical technology; preparation of rubber and other polymeric mixtures after intermittent rubber mixer. SUBSTANCE: width of worm coil in the first portion of intermediate zones adjacent to the second portion is equal to width of loading and unloading zones. Depth of this coil changes from maximum to minimum in the direction of the second portion. On the remaining part of the first portions the coils have a constant depth equal to the minimum depth of threads in the intermediate zones. The worm has an additional thread on the second portions. The number of starts and the pitch of this thread are equal to those of the mixing zone. EFFECT: uniform distribution of material in the thread grooves and higher homogenization of processed polymeric material. 5 dwg

Description

Изобретение относится к смесительному оборудованию и может быть использовано для смешения высоковязких материалов, используемых в химической технологии для приготовления и доработки резиновых и других полимерных смесей после резиносмесителя периодического действия. The invention relates to mixing equipment and can be used for mixing highly viscous materials used in chemical technology for the preparation and refinement of rubber and other polymer mixtures after a batch rubber mixer.

Известен червячный смеситель для переработки полимеров, содержащий корпус и размещенный в нем приводной червяк с нарезкой, выполненный с зонами загрузки, смешения и разгрузки, в зоне смешения которого нарезка выполнена с увеличенным относительно зон загрузки и разгрузки количеством заходов и с изменяющейся по длине червяка площадью поперечного сечения каналов нарезки, уменьшающейся от максимального значения в начале зоны до нулевого в середине зоны и увеличивающейся до максимального значения в конце зоны, при этом на внутренней поверхности корпуса в зоне смешения выполнена нарезка, количество заходов которой выбрано равным количеству заходов нарезки червяка в этой зоне, а направление витков нарезки и изменение площади поперечного сечения противоположным [1]
Недостатками такого смесителя являются сравнительно низкая его производительность и недостаточно высокое качество переработки материала.A worm mixer for processing polymers is known, comprising a housing and a cutting worm placed therein, made with loading, mixing and unloading zones, in the mixing zone of which the cutting is made with an increase in the number of runs relative to the loading and unloading zones and with a transverse cross-sectional length along the worm the cross section of the cutting channels, decreasing from the maximum value at the beginning of the zone to zero in the middle of the zone and increasing to the maximum value at the end of the zone, while on the inside NOSTA housing into the mixing zone formed slicing, the number of entries which is selected equal to the number of entries cutting screw in this zone, and the direction of cutting of turns and changing the cross-sectional area opposite [1]
The disadvantages of this mixer are its relatively low productivity and insufficiently high quality processing of the material.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является червячный смеситель для переработки полимеров, содержащий корпус и размещенный в нем приводной червяк с нарезкой, выполненный с зонами загрузки, смешения и разгрузки, в зоне смешения которого нарезка выполнена с увеличенным относительно зон загрузки и разгрузки количеством заходов и с изменяющейся по длине червяка площадью поперечного сечения каналов нарезки, уменьшающейся от максимального значения в начале зоны до нулевого в середине зоны и увеличивающейся до максимального значения в конце зоны, при этом червяк выполнен с размещенными между зонами смешения и загрузки и между зонами смешения и разгрузки одинаковыми по форме и размерам переходными зонами, имеющими расположенные у зон загрузки и разгрузки первые участки, на которых нарезка выполнена с переменной глубиной каналов и переменным шагом, и расположенные у зоны смешения вторые участки, на которых нарезка выполнена с постоянной глубиной каналов и постоянным шагом, равным наибольшему шагу нарезки на первых участках, причем нарезка червяка в зоне смешения выполнена с равными по ширине каналами и шагом, равным наибольшему шагу нарезки переходных зон, и на внутренней поверхности корпуса в зоне смешения выполнена нарезка, количество заходов которой выбрано равным количеству заходов нарезки червяка в этой зоне, а направление витков нарезки и изменение площади поперечного сечения противоположным [2]
Недостатком такого смесителя является сравнительно низкое качество переработки материала. Объясняется это тем, что в переходных зонах при увеличении шага и уменьшении глубины нарезки наблюдается сопротивление растеканию материала по ширине нарезки, особенно на участке наибольшей ширины и минимальной глубины канала нарезки. Это происходит за счет влияния трения стенок корпуса, при котором перерабатываемый материал увлекается в поперечном основному движению направлении и накапливается в одной части канала, прилегающей к зоне загрузки. В результате этого в местах наибольшего шага и минимальной глубины нарезки материал не заполняет полностью пространство канала нарезки, а на последующем участке с постоянной глубиной нарезки не заполняет первые от минимальной глубины каналы зоны смешения, что приводит к неравномерности смешения материала, ухудшает его качество.The closest in technical essence and the achieved result is a worm mixer for polymer processing, comprising a housing and a cutting worm placed in it, made with loading, mixing and unloading zones, in the mixing zone of which the cutting is made with an increase in the number of entries in relation to the loading and unloading zones and with the cross-sectional area of the cutting channels varying along the length of the worm, decreasing from the maximum value at the beginning of the zone to zero in the middle of the zone and increasing to the maximum value at the end of the zone, while the worm is made with transition zones of the same shape and size that are located between the mixing and loading zones and between the mixing and unloading zones, having the first sections located at the loading and unloading zones, in which the cutting is made with a variable channel depth and variable pitch, and the second sections located near the mixing zone, on which the cutting is performed with a constant depth of channels and a constant pitch equal to the largest cutting step in the first sections, and the flax in the mixing zone is made with equal channels in width and the step equal to the largest step of cutting transition zones, and on the inner surface of the casing in the mixing zone, the cutting is performed, the number of visits of which is chosen equal to the number of visits of cutting the worm in this zone, and the direction of the cutting turns and change Cross-sectional area opposite [2]
The disadvantage of this mixer is the relatively low quality of material processing. This is explained by the fact that in the transition zones, with an increase in the pitch and a decrease in the depth of cutting, resistance to spreading of the material along the width of the cutting is observed, especially in the section of the greatest width and minimum depth of the cutting channel. This is due to the influence of friction on the walls of the casing, in which the processed material is carried away in the direction transverse to the main movement and accumulates in one part of the channel adjacent to the loading zone. As a result of this, in places of the greatest pitch and minimum depth of cutting, the material does not completely fill the space of the cutting channel, and in the subsequent section with a constant depth of cutting, it does not fill the first channels of the mixing zone from the minimum depth, which leads to uneven mixing of the material, worsens its quality.

Целью изобретения является повышение качества материала за счет обеспечения равномерности смешения. The aim of the invention is to improve the quality of the material by ensuring uniform mixing.

Поставленная цель достигается тем, что в червячном смесителе для переработки полимеров, содержащем корпус и размещенный в нем приводной червяк с нарезкой, выполненный с зонами загрузки, смешения и разгрузки, в зоне смешения которого нарезка выполнена с увеличенным относительно зон загрузки и разгрузки количеством заходов и с изменяющейся по длине червяка площадью поперечного сечения каналов нарезки, уменьшающейся от максимального значения в начале зоны до нулевого в середине зоны и увеличивающейся до максимального значения в конце зоны. При этом червяк выполнен с размещенными межу зонами смешения и загрузки и между зонами смешения и разгрузки одинаковыми по форме и размерам переходными зонами, имеющими расположенные у зон загрузки и разгрузки первые участки, на которых нарезка выполнена с переменной глубиной каналов и переменным шагом, и расположенные у зоны смешения вторые участки, на которых нарезка выполнена с постоянной глубиной каналов и постоянным шагом, равным наибольшему шагу нарезки, на первых участках, причем нарезка червяка в зоне смешения выполнена с равными по ширине каналами и шагом, равным наибольшему шагу нарезки переходных зон, а на внутренней поверхности корпуса в зоне смешения выполнена нарезка, количество заходов которой выбрано равным количеству заходов нарезки червяка в этой зоне, а направление витков нарезки и изменение площади поперечного сечения противоположным, согласно изобретению, на первых участках переходных зон виток нарезки, смежный с вторым участком, выполнен шириной, равной ширине нарезки зон загрузки и разгрузки и глубиной, изменяющейся от максимального значения до минимального в направлении второго участка, а на остальной части первых участков нарезка выполнена с постоянной глубиной, равной минимальной глубине нарезки переходных зон, при этом червяк выполнен с расположенной на вторых участках дополнительной нарезкой с количеством заходов и шагом, равным количеству заходов и шагу нарезки зоны смешения. This goal is achieved by the fact that in a worm mixer for processing polymers containing a housing and a drive worm with cutting, placed in it, made with loading, mixing and unloading zones, in the mixing zone of which cutting is performed with an increase in the number of entries and varying along the length of the worm, the cross-sectional area of the cutting channels, decreasing from the maximum value at the beginning of the zone to zero in the middle of the zone and increasing to the maximum value at the end of the worm s. In this case, the worm is made with transition zones located between the mixing and loading zones and between the mixing and unloading zones, having the same shape and size, having the first sections located at the loading and unloading zones, on which the cutting is made with a variable channel depth and a variable pitch, and located at mixing zones are the second sections in which the cutting is done with a constant depth of channels and a constant step equal to the largest cutting step in the first sections, and the cutting of the worm in the mixing zone is made with equal and the width of the channels and the step equal to the largest step of cutting transition zones, and on the inner surface of the body in the mixing zone, the cutting was performed, the number of visits of which was chosen equal to the number of visits of cutting the worm in this zone, and the direction of the cutting turns and the change in cross-sectional area were opposite, according to According to the invention, in the first sections of the transition zones, the cutting coil adjacent to the second section is made equal to the width of the cutting of the loading and unloading zones and to a depth varying from the maximum value to minimum in the direction of the second section, and in the rest of the first sections, the cutting is performed with a constant depth equal to the minimum depth of cutting of transition zones, while the worm is made with additional cutting located in the second sections with the number of entries and the step equal to the number of entries and the step of cutting the mixing zone .

На фиг. 1 изображен червячный смеситель, общий вид; на фиг. 2 то же, разрез; на фиг. 3 развертка нарезки смесителя; на фиг. 4 разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 5 разрез Б-Б на фиг. 2. In FIG. 1 shows a worm mixer, general view; in FIG. 2 same cut; in FIG. 3 sweep slicing mixer; in FIG. 4, section AA in FIG. 2; in FIG. 5 a section BB in FIG. 2.

Червячный смеситель для переработки полимеров содержит корпус 1 с загрузочным 2 и разгрузочным 3 отверстиями. Корпус 1 закреплен на основании 4. Внутри корпуса 1 расположен червяк 5, вращаемый от привода (на чертеже не показан). Нарезка червяка выполнена с зонами загрузки 6, смешения 7, разгрузки 8 и двумя переходными зонами 9 и 10, одинаковыми по форме выполнения и размерам, расположенными между зоной смешения 7 и соответственно зоной загрузки 6 и зоной разгрузки 8. Нарезка переходных зон 9 и 10 имеет два первых 11 и вторых 12 участка. Первые участки 11, расположенные соответственно у зон загрузки 6 и разгрузки 8, а вторые участки 12 у зоны 7 смешения. Нарезка первых участков 11 выполнена с переменной глубиной каналов и переменным шагом, которые изменяются следующим образом: виток нарезки, смежный со вторым участком 12, выполнен шириной 13, равной ширине нарезки зон загрузки 6 и разгрузки 8, и глубиной, изменяющейся от максимального (max) значения до минимального (min) в направлении второго участка 12, а на остальной части 14 первых участков 11 нарезка выполнена с постоянной глубиной, равной минимальной (min) глубине нарезки переходных зон 9 и 10. На вторых участках 12 нарезка выполнена с постоянной глубиной каналов, равной минимальной (min) глубине нарезки участка 11 и постоянным шагом, равным наибольшему шагу нарезки участка 11. В зоне 7 смешения нарезка выполнена с равными по ширине каналами 15 и шагом, равным наибольшему шагу нарезки в переходных зонах 9 и 10. The worm mixer for processing polymers contains a housing 1 with loading 2 and discharge 3 holes. The housing 1 is fixed on the base 4. Inside the housing 1 is a worm 5, rotated from the drive (not shown). The worm was cut with loading zones 6, mixing 7, unloading 8 and two transition zones 9 and 10, identical in shape and size, located between the mixing zone 7 and, respectively, the loading zone 6 and the unloading zone 8. The cutting of transition zones 9 and 10 has two first 11 and second 12 sites. The first sections 11 located respectively at the loading zones 6 and unloading 8, and the second sections 12 at the mixing zone 7. The cutting of the first sections 11 is performed with a variable depth of the channels and a variable step, which are changed as follows: the cutting coil adjacent to the second section 12 is made of a width of 13 equal to the width of the cutting of the loading zones 6 and unloading 8, and the depth changing from the maximum (max) values to a minimum (min) in the direction of the second section 12, and on the rest of the first 14 sections 11, the cutting is performed with a constant depth equal to the minimum (min) cutting depth of the transition zones 9 and 10. In the second sections 12, the cutting is performed with a constant depth hydrochloric channels equal to the minimum (min) Cutting depth portion 11 and constant pitch, equal to the largest step of cutting portion 11. The cutting of the mixing zone 7 is provided with channels 15 equal in width and pitch equal to the greatest cutting step in the transition zones 9 and 10.

При этом червяк 5 выполнен с расположенной на вторых участках 12 дополнительной нарезкой 16 с количеством заходов и шагом, равными количеству заходов и шагу нарезки зоны 7 смешения. На внутренней поверхности корпуса 1 в зоне смешения выполнена нарезка 17, количество заходов которой выбрано равным количеству заходов нарезки червяка в этой зоне, а направление витков нарезки и изменение площади поперечного сечения противоположным. In this case, the worm 5 is made with an additional thread 16 located in the second sections 12 with the number of visits and the step equal to the number of visits and the cutting step of the mixing zone 7. On the inner surface of the housing 1 in the mixing zone, cutting 17 was made, the number of visits of which was chosen equal to the number of visits of cutting the worm in this zone, and the direction of the cutting turns and the opposite cross-sectional area change.

Червячный смеситель работает следующим образом. Worm mixer works as follows.

Перерабатываемый материал загружают в смеситель через загрузочное отверстие 2, где под действием вращающегося от привода червяка 5 он перемещается сначала в зону загрузки 6, затем в переходную зону 9. В переходной зоне 9 материал за счет изменения глубины нарезки от максимальной (max₁) до минимальной (min) и увеличения шага на первом участке 11 подвергается сдвиговым воздействиям, приобретая в канале нарезки форму тонкого листа. Благодаря наличию в канале нарезки площадки 14 с постоянной минимальной глубиной происходит равномерное растекание материала по всей ширине канавки, так как эта площадка создает дополнительное встречное сопротивление движению материала при растекании материала по ширине канала и не позволяет корпусу 1 за счет усилий трения внутренних его стенок смещать ленту материала по ширине канала в поперечном направлении движения материала. Далее материал поступает на участок 12 переходной зоны 9, где он растекается на несколько ручьев по количеству заходов дополнительной нарезки 16. Надежное заполнение материалом пространства канавки нарезки на первом участке 11 переходной зоны 9 за счет площадки 14 обеспечивает надежное заполнение каналов дополнительной нарезки 16, что при поступлении материала в зону 7 смешения гарантирует заполнение им всех каналов нарезки зоны смешения. В зоне 7 смешения благодаря двукратному изменению глубины нарезки от (max₂) до нуля и далее опять до (max₂) происходит переток перерабатываемого материала в радиальном направлении из каналов червяка 5 в каналы корпуса 1 и обратно, что при вращении червяка 5 относительно корпуса 1 создает сдвиговые и срезающие деформации, обеспечивающие перемешивание движущегося по каналам нарезок материала.The processed material is loaded into the mixer through the loading hole 2, where, under the action of the worm 5 rotating from the drive, it moves first to the loading zone 6, then to the transition zone 9. In the transition zone 9, the material is changed by cutting depth from maximum (max ₁ ) to minimum (min) and step increment in the first section 11 is subjected to shear, acquiring the shape of a thin sheet in the cutting channel. Due to the presence in the cutting channel of the platform 14 with a constant minimum depth, the material spreads uniformly over the entire width of the groove, since this platform creates additional counter resistance to the movement of the material when the material spreads along the channel width and does not allow the housing 1 to move the tape due to the friction forces of its internal walls material along the width of the channel in the transverse direction of movement of the material. Further, the material enters the section 12 of the transition zone 9, where it spreads over several streams according to the number of additional cutting runs 16. Reliable filling of the space of the cutting groove in the first section 11 of the transition zone 9 due to the platform 14 ensures reliable filling of the additional cutting channels 16, which, when the receipt of the material in the mixing zone 7 ensures that it fills all the channels for cutting the mixing zone. In mixing zone 7, due to a twofold change in the cutting depth from (max ₂ ) to zero and then again to (max ₂ ), the processed material flows in the radial direction from the channels of the worm 5 into the channels of the housing 1 and vice versa, which when the worm 5 rotates relative to the housing 1 creates shear and shear deformations, providing mixing of the material moving along the channels of the slices.

Затем по ходу движения перерабатываемый материал отводится на участок 12 переходной зоны 10 с постоянной минимальной (min) глубиной канавок и далее на участок 11 этой зоны, где глубина канала по ширине, равной ширине нарезки зоны разгрузки, изменяется от минимального значения (min) до максимального (max₁), равного глубине нарезки червяка 5 зоны разгрузки 8, а на остальной части 14 канавки глубина канавки постоянная, равная минимальному значению (min). В переходной зоне 10 происходит соединение множества потоков многозаходной дополнительной нарезки 16 и этим достигается гомогенизация перерабатываемого материала на завершающей стадии смешения. Наличие в канале площадки с постоянной минимальной глубиной, как и в переходной зоне 9, способствует равномерному заполнению канала материалом. После прохождения переходной зоны 10 нарезка зоны разгрузки 8 выдавливает перерабатываемый материал через загрузочное отверстие 3. В результате равномерного растекания перерабатываемого материала в канале переходной зоны 9 достигается равномерность подачи его в зону 7 смешения, а также равномерность его распределения в канавке последующей переходной зоны 10, что обеспечивает более высокую степень гомогенизации при переработке полимерного материала.Then, in the direction of travel, the processed material is discharged to section 12 of the transition zone 10 with a constant minimum (min) depth of grooves and then to section 11 of this zone, where the channel depth in width equal to the width of the cutting of the discharge zone changes from the minimum value (min) to the maximum (max ₁ ) equal to the depth of cut of the worm 5 of the discharge zone 8, and on the rest of the groove 14, the depth of the groove is constant, equal to the minimum value (min). In the transition zone 10, a plurality of streams of multi-start additional cutting 16 are connected and this ensures homogenization of the processed material at the final stage of mixing. The presence in the channel area with a constant minimum depth, as in the transition zone 9, promotes uniform filling of the channel material. After passing through the transition zone 10, the cutting of the discharge zone 8 extrudes the processed material through the feed hole 3. As a result of the uniform spreading of the processed material in the channel of the transition zone 9, it is uniformly fed into the mixing zone 7, as well as its distribution uniformly in the groove of the subsequent transition zone 10, which provides a higher degree of homogenization in the processing of polymer material.

Claims

WORM MIXER FOR PROCESSING POLYMERS, comprising a housing and a cutting worm placed inside it, made with loading, mixing and unloading zones, in the mixing zone of which the cutting is made with an increase in the number of entries relative to the loading and unloading zones and with a cross-sectional area varying along the length of the worm cutting channels, decreasing from the maximum value at the beginning of the zone to zero in the middle of the zone and increasing to the maximum value at the end of the zone, while the worm is made with placed and between the mixing and loading zones and between the mixing and unloading zones, transition zones of the same shape and size, having the first sections located at the loading and unloading zones, in which the cutting is performed with a variable channel depth and a variable pitch, and the second sections located at the mixing zone, on which the cutting is done with a constant depth of channels and a constant step equal to the largest cutting step in the first sections, and the worm in the mixing zone is cut with equal channels in width and a step equal to n at a larger step of cutting transition zones, and on the inner surface of the body in the mixing zone, cutting was performed, the number of visits of which was chosen equal to the number of visits of the worm in this zone, and the direction of the cutting turns and the opposite cross-sectional area, characterized in that, in order to improve the quality processing of materials by ensuring uniformity of mixing, in the first sections of the transition zones, the cutting coil adjacent to the second section is made equal to the width of the cutting of the loading and unloading zones ki, and the depth varying from the maximum value to the minimum in the direction of the second section, and on the rest of the first sections, cutting was performed with a constant depth equal to the minimum cutting depth of transition zones, while the worm was made with additional cutting located on the second sections with the number of approaches and step equal to the number of visits and the step of cutting the mixing zone.