ДИСПЕРГАТОР

Полезная модель относится химическому производству, а именно к конструкциям для переработки полимеров и может найти применение в устройствах для переработки эластомеров, в частности для регенерации резиновой крошки.
Известен диспергатор для переработки резиновой крошки [Заявка на изобретение РФ №94011996, опубл. 20.08.96], имеющий в своем составе цилиндрический корпус с рубашкой охлаждения, загрузочный и разгрузочный патрубки, подающий шнек двухсекционный шнек. На выходе секций шнека установлены конические подшипники качения с диафрагмами, частично перекрывающими выходные отверстия. Между второй секцией и корпусом образована циркуляционная камера. В процессе переработки резиновой крошки она оказывает существенное динамическое давление на ролики подшипников, изнашивая их и уменьшая межремонтный срок эксплуатации устройства.
В качестве прототипа выбран диспергатор для переработки эластомерного материала [Патент на изобретение РФ №2145282, опубл. 10.02.2000]. Диспергатор имеет цилиндрический корпус, части которого соединены между собой фланцевыми соединениями. Корпус имеет рубашку охлаждения, загрузочный патрубок и разгрузочный патрубок. По оси корпуса установлен шнек, имеющий две винтовые секции и чередующиеся с ними гладкие секции с коническими поверхностями. В корпусе установлены втулки, каждая из которых охватывает одну из конических секций. Втулки имеют внутренние конические поверхности. Между наружной поверхностью каждой конической секции шнека и внутренней поверхностью охватывающей ее втулки имеется щелевой кольцевой зазор. Устройство позволяет получать на выходе регенерат с высокой степенью деструкции и гомогенизации. Его недостатком является то, что не предусматривает возможность регулирования ширины зазора между коническими поверхностями, а, следовательно, ограничивает фракционный диапазон и состав перерабатываемой крошки.
В основу полезной модели поставлена задача расширения технологических возможностей за счет регулирования давления в технологической зоне.
Поставленная задача решается тем, что диспергатор имеет в своем составе сборный цилиндрический корпус с рубашкой охлаждения, загрузочным и разгрузочным патрубком. В корпусе диспергатора по его оси установлен шнек, разделенный на секции с чередованием винтовых секций и гладких конических секций. В корпусе установлены также втулки, каждая из которых коаксиально охватывает одну из гладких конических секций и имеет внутренние конические поверхности с образованием щелевого кольцевого зазора между наружными поверхностями конических секций шнека и внутренними поверхностями втулок. От прототипа диспергатор отличается тем, что его корпус снабжен кольцами с резьбовой внутренней поверхностью, каждое из которых охватывает корпус в зоне расположения одной из втулок. На наружных поверхностях втулок имеются выступы с резьбой, выполненной с обеспечением возможности взаимодействия с резьбой кольца. Корпус снабжен средствами, препятствующими перемещению колец в осевом направлении. В корпусе выполнены окна, предназначенные для продольного перемещения выступов втулок.
В качестве выступов на втулках могут быть использованы установленные на них шпонки.
Средствами, препятствующими перемещению колец в осевом направлении, могут являться буртики на корпусе.
Корпус может быть дополнительно снабжен патрубками для подачи воды внутрь диспергатора, в его технологические зоны.
Более подробно сущность полезной модели поясняется на приведенном примере реализации и иллюстрируется фигурами чертежей, на которых представлено: Фиг.1 - диспергатор, продольный разрез. Фиг.2 - узел регулирования ширины зазора между секцией шнека и втулкой.
Диспергатор имеет цилиндрический корпус 1 с рубашкой охлаждения 2, загрузочным патрубком 3 и разгрузочным патрубком 4. Корпус является сборным и составлен из частей, соединенных фланцевыми соединениями. В корпусе расположен шнековый вал 5, который состоит из следующих секций:
- первого подающего шнека 6 (первая винтовая секция),
- первой конической секции 7, конус которой расширяется по потоку материала, т.е. в сторону разгрузочного патрубка 4,
- второго подающего шнека 8 (вторая винтовая секция),
- второй конической секции 9, конус которой, например, также расширяется
по потоку материала, т.е. в сторону разгрузочного патрубка 4.
На выходе корпуса 1 перед разгрузочным патрубком 4 расположена камера 10 охлаждения и дегазации. На конце шнекового вала, расположенного в этой камере, выполнен выгружной шнек 11.
В корпусе установлены втулки 12, 13, каждая из которых коаксиально охватывает одну из гладких конических секций 7, 9 и имеет внутренние конические поверхности с образованием щелевого кольцевого зазора между наружными поверхностями конических секций шнека и внутренними поверхностями втулок.
Конические секции 7 и 9 шнекового вала делят внутренний объем диспергатора на первую и вторую технологические зоны.
В первой технологической зоне, а именно до первой кольцевой конической щели, в корпусе имеется патрубок 14 для подачи воды и/или водного раствора модификатора. Корпус может быть снабжен аналогичным патрубком, расположенным между втулками 12, 13, т.е. во второй технологической зоне. Перед разгрузочным патрубком 4 в корпусе имеется патрубок 15, обеспечивающий отвод образовавшейся в процессе деструкции парогазовой смеси.
Корпус снабжен кольцами 16, 17, каждое из которых охватывает корпус в зоне расположения одной из втулок 12, 13. На внутренней поверхности колец выполнена резьба. На наружных поверхностях втулок имеются радиальные выступы. В качестве выступов на втулках 12, 13 могут быть использованы установленные на них шпонки 18, равномерно распределенные по окружности (например, три шпонки с радиальным углом между ними 120°). На наружных поверхностях шпонок 18 имеется резьба, соответствующая резьбе на кольцах 16, 17. Таким образом, втулки и кольца образуют винтовые пары.
Кольца установлены таким образом, что предотвращена возможность их перемещения в осевом направлении. Конструктивно это может быть решено любым приемлемым способом. Например, на корпусе могут быть выполнены радиальные выступы (буртики), в которые упираются торцы колец.
В корпусе выполнены окна 19, предназначенные для продольного перемещения выступов втулок, т.е. выступающих частей шпонок 18.
Диспергатор работает следующим образом.
Резиновая крошка загружается через патрубок 3 в корпус 1 диспергатора и подается первым подающим шнеком 6 в первую зону диспергации, а именно в узкий щелевой кольцевой зазор, создающий сопротивление потоку, имеющийся между конической секций 7 шнекового вала и втулкой 12. Многократно перетекая назад по гребням шнекового вала, крошка разрушается, температура массы начинает быстро расти. Происходит быстрое взрывное измельчение частиц крошки, частичная поверхностная деструкция и образование микротрещин. Впрыснутая через патрубок 14 вода попадает в микротрещины и, испаряясь, разрушает частицы, смачивает их, предотвращая дальнейший рост температуры. Смоченная и нагретая до заданных температур крошка агломерируется, плотность массы увеличивается, что позволяет первой винтовой секции продавить ее через кольцевой зазор. Вода не только принимает участие в деструкции, но и позволяет удерживать температуру диссипационного нагрева в первой технологической зоне ниже 250°С, не позволяя ей увеличиваться до температуры пиролиза.
Полученная масса посредством второй винтовой секции 8 поступает во второй конический зазор. Окончательная деструкция и пластикация материала во второй технологической зоне осуществляется с увеличением воздействующего давления вдоль потока материала, в том числе за счет введенного дополнительного количества воды, которая превращается в пар. Выходящая из второй технологической зоны масса попадает в следующую зону - зону охлаждения и выгрузки, где посредством выгружного шнека 11 подается к выгружному патрубку 4. Температура опускается до 40-60°С. Снижение температуры достигается за счет отвода парогазовой смеси через патрубок 15 и за счет теплоотвода через рубашку охлаждения корпуса. В выходную зону также может подаваться вода, снижающая температуру полученного регенерата.
При необходимости изменить степень деструкции или при смене перерабатываемого сырья (изменении фракционного состава, пластичности, упругости и т.д.) производят регулировку ширины конического кольцевого зазора. Для этого вращают кольцо 16 или 17. Их торцы зафиксированы между буртиками корпуса. Резьба кольца воздействует на резьбу шпонок, установленных на втулке. В результате вращательное движение кольца переходит в поступательное
движение шпонки, а, следовательно, приводит к перемещению втулки. Выступы на втулке (шпонки) перемещаются в окнах корпуса. Ширина технологического зазора изменяется, что приводит к изменению давления, воздействующего на перерабатываемый материал и на степень его деструкции. Аналогично может меняться ширина второго кольцевого зазора.
Таким образом, изменение конструкции позволяет расширить технологический диапазон диспергатора.