Оборудование заводов по переработке пластмасс

ДИСКОВЫЕ ЭКСТРУДЕРЫ

В традиционных одночервячных экструдер ах движение полиме­ра в канале червяка обусловлено тангенциальными силами, возникающими в результате смещения полимера относительно внутренней поверхности цилиндра. Другая поверхность кана­ла — поверхность сердечника червяка не выполняет никакой полезной функции, а служит лишь геометрической границей, фактически снижающей эффективность транспортирующего действия червяка. В поисках новых решений конструкторам пришлось отказаться от традиционного червяка и разработать аппарат, в котором полимер находится между двумя движу­щимися поверхностями, являющимися боковыми стенками на­саженных на общий вал дисков. Машины такого типа получили название дисковых экструдеров. Для примера рассмотрим экструдер «Дископэк» фирмы «Фарелл» (США).

Экструдер «Дископэк» состоит из ряда последовательно со­единенных цилиндрических секций (рис. 5.74), проходя через которые полимер плавится, гомогенизируется, может подвер­гаться дегазации и, наконец, выдавливается через профилиру-

Рис. 5.75. Принципиальная схема смесительной секции. Пояснения е тексте.

Зощее отверстие. Каждая экструзионная секция состоит из двух дисков 1 и 1а, закрепленных на валу 2, вращающемся внутри корпуса 3. Перерабатываемый полимер через окно 5 поступает б рабочее пространство между дисками (полость А) и увлека­ется ими в направлении вращения. На пути материала уста­новлен неподвижный выступ 4, направляющий расплав полиме­ра в канал В. Экструзионная секция с каналом постоянной ши­рины (рис. 5.74,а) обеспечивает работу с максимальной произ­водительностью при транспортировании и плавлении полимера. ■Секция с коническими дисками, обеспечивающими постоянные напряжения сдвига по всей глубине канала (рис. 5.74,6), поз­воляет нагнетать расплав под более высоким давлением.

Смесительная секция дискового экструдера (рис. 5.75) сос­тоит из двух параллельных дисков 5, насаженных на общий вал 6 и расположенных в корпусе 4. Расплав поступает в ка­нал 2 через окно 1, увлекается дисками и движется по кругу. Натыкаясь на направляющую лопасть 8, расплав поворачивает и выдавливается через окно 7. В стенках корпуса на пути по­тока установлены смесительные штифты 3, которые создают - значительное сопротивление потоку расплава. Вследствие этого в канале возникает циркуляционное течение, обеспечивающее весьма интенсивное смесительное воздействие.

Производительность единичной секции экструдера «Диско - :пэк» определяется по формуле

Q = Qd-Qp (5.155)

Ггде Qd — вынужденный поток, a Qp — поток под давлением.

Элементарный анализ движения жидкости между разверт - жами дисков на плоскость приводит к следующим формулам:

Qd = nDh(D — Ds) N (5.156)

Hs dp

Тде D=(D+Ds)/2.

Сопоставление теоретической производительности экструде­ра такого типа с производительностью одночервячного экстру­дера показывает, что при равном градиенте противодавлений она в 2,8 раза превышает производительность одночервячного экструдера аналогичных размеров. Движение расплава, увле­каемого дисками, при наличии сопротивления на выходе гене­рирует довольно высокое давление, в 8 раз превышающее дав­ление, генерируемое обычным одночервячным экструдером при -одинаковой длине развертки винтового канала.

В конструкции промышленного дискового экструдера «Дис - жопэк» обычно сочетаются все три вида секций. Типичный многофункциональный дисковый экструдер, предназначенный для непрерывного смешения и дегазации (рис. 5.76), состоит из цилиндрического корпуса 2 с двумя загрузочными окнами 1.

На краях корпуса под загрузочными окнами расположены две плавильные камеры, в которых установлено по шесть плоских дисков 3. Рядом с ними ближе к центру машины располагают­ся две дегазационно-смесительные камеры, в каждой из кото­рых установлено по четыре плоских диска 8 и по нескольку- смесительных штифтов. В центральной части корпуса находит­ся нагнетательная камера, в которой установлены четыре кони­ческих диска 9.

Все диски насажены на общий вал 4 и образуют единый- дисковый ротор. В корпусе имеются соединительные проходы, расположенные таким образом, что поступающий в плавиль­ную камеру гранулят движется по каналам 5 параллельными потоками. В пределах дегазационно-смесительной камеры рас­плав последовательно проходит из одного канала 6 в другой,, а затем потоки из левой и правой камер поступают по соответ­ствующим проходам в нагнетательную камеру. Подходящие с двух сторон потоки расплава направляются в общий кони-

Таблица 5.9. Характеристики одноступенчатого экструдера «Дископвк» (давление на выходе 10,5 МП а, материал — ПЭНП; ПТР-2)

Диаметр диска, см

Расстояние между ди­сками h, см

Частота вра­щения диска, об/мин

Адиабатиче­ский разо­грев, °С

Мощность, подводимая к полимеру, кВт

Производи­тельность, кг/ч

25.4 TOC o "1-3" h z 0,51 91 50,8 1,02 63

63.5 1,14 63 84 1,53 60

114,5 2,02 5

3 3 453

3 14 2260

2 25,5 4530

2 65 11300

2 129 22 600

Чесний канал 10, из которого расплав через патрубок 7 нагне­тается в формующую головку.

В настоящее время фирма «Фарелл» выпускает пять типо­размеров дисковых машин в одно-, двух - и многосекционном исполнении; характеристики отдельной секции приведены їв табл. 5.9.

Предполагается, что такие машины ввиду их простоты най­дут широкое применение в процессах смешения и дегазации полимерных композиций.