Устройство для измельчения полимеров
Полезная модель относится к устройствам переработки и утилизации и может быть использована на промышленных предприятиях по производству изделий из полимерных материалов, а также на специализированных предприятиях по переработке полимерных отходов. Устройство для измельчения полимеров содержит корпус 1 с приемным бункером 2, шнековый транспортер 3 подачи полимеров в зону измельчения, блок охлаждения 5, который выполнен в виде узла подачи хладоагента во внутрь корпуса, систему измельчающих подвижного и неподвижного дисков 7 и 8 с перфорацией, которая выполнена в виде наклонных щелей, расположенных под углом к радиусам дисков и взаимно наклоненных друг относительно друга в противоположных направлениях. Корпус в зоне измельчения В выполнен конфузорным, а ширина перфорационных щелей на дисках 7 и 8 каждой пары, расположенной по длине конфузорной части 6 корпуса, имеет разную величину и уменьшается от пары к паре в направление сужения конфузорной части корпуса. В зоне В измельчения полимеров между каждой парой дисков 7 и 8 установлены дополнительные шнековые элементы 9. Технический результат заключается в повышении качества и эффективности измельчения путем устранения вибраций и биения и регулирования температуры во всем объеме камеры измельчения.
Полезная модель относится к устройствам переработки и утилизации и может быть использовано на промышленных предприятиях по производству изделий из полимерных материалов, а также на специализированных предприятиях по переработке полимерных отходов.
Известны способы и устройства для измельчения полимерных материалов. В установке для криогенного измельчения пластмасс по патенту RU №2153416, В 29 В 17/00, В 02 С 18/44, 19/00, 23/08, 23/16, опубл. 27.07.2000 г. - [1] используют газообразный низкотемпературный азот от испаряющегося жидкого азота, а измельчение материала ведут между двумя конусообразными элементами, один из которых неподвижен, а другой вращается. Недостатком данного устройства является сложность конструкции, отсутствие регулирования размера измельчения.
Известно устройство для измельчения полимерных материалов (Патент RU №2005606, В 29 В 17/00, опубл. 15.01.1994 г. БИ. №1) - [2]. В данном устройстве режущий угол выполнен в виде усеченных конусов, один из которых представляет собой неподвижную решетку, а другой - соосно расположенный вращающийся режущий узел с боковой перфорацией, причем перфорация на неподвижной и подвижной решетке имеет радиальное расположение. Такое симметричное радиальное расположение перфораций при работе вызывает возникновение импульсных переменных давлений, что вызывает биение и вибрации всего оборудования. Кроме того, в зоне между двумя решетками
полимерные материалы могут слипаться за счет повышения температуры, обусловленной трением.
Устройство "Установка для измельчения полимеров" по патенту RU №2004443, В 29 В 17/00, опубл. 15.12.1993 г. БИ №45-46) - [3], принятое за прототип, содержит корпус, в котором смонтированы в камере обработки по оси шнек и пара установленных соосно со шнеком измельчающих дисков, один из которых приводной, а другой - неподвижный, а также дополнительные пары измельчающих дисков, установленных последовательно, и диспергатор в виде тела вращения, закрепленного на оси между шнеком и измельчающими дисками, а в камере обработки в зоне расположения диспергатора установлено центрирующее кольцо, при этом приводные и неподвижные диски выполнены перфорированными. Отверстия перфорированных дисков выполнены с возможностью совмещения их при повороте приводных дисков, а по периферии перфорированные диски выполнены зубчатыми.
В установке полимерный материал подается шнековым транспортером, деформируется в диспергаторе и измельчается в перфораторе, состоящем из подвижного и неподвижного дисков, имеющих симметричные отверстия. Для исключения перехода полимера в термопластичное состояние в наружном корпусе рабочей камеры предусмотрена холодильная камера.
Недостатки прототипа следующие:
- симметричные отверстия на подвижных и неподвижных дисках вызывают возникновение импульсных давлений, что приводит к появлению биения и вибраций, ухудшающие эксплуатационные характеристики устройства;
- наличие холодильной камеры на наружном корпусе может предотвращать переход сырья в термопластическое состояние
только для зоны, непосредственно примыкающей к холодильной камере - это зона диспергатора и зона зубьев, расположенных по периферии дисков. Ближе к центрам дисков температура сырья повышается и может быть достаточно высокой, при которой на дисковых ножах, в отверстиях вместо разрушения полимерного сырья будет происходить вязкое смятие и залипание материала.
Все это снижает качество и эффективность измельчения полимеров.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении качества и эффективности измельчения путем устранения вибраций, биения и регулирования температуры во всем объеме камеры измельчения.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для измельчения полимеров, содержащем корпус с приемным бункером, шнековый транспортер полимеров в зону измельчения, блок охлаждения, систему подвижных и неподвижных дисков с перфорацией, новым является то, что перфорация на подвижных и неподвижных дисках выполнена в виде наклонных щелей, расположенных под углом к радиусам дисков и взаимно наклоненных друг относительно друга в противоположных направлениях.
Корпус в зоне измельчения выполнен конфузорным.
Ширина перфорационных щелей на дисках каждой пары, расположенной по длине конфузорной части корпуса, имеет разную величину и уменьшается от пары к паре в направление сужения конфузорной части корпуса.
В зоне измельчения полимеров между каждой парой подвижного и неподвижного дисков установлены дополнительные шнековые элементы.
Блок охлаждения выполнен в виде узла подачи хладоагента во внутрь корпуса.
Сущность полезной модели поясняется на Фиг.1-Фиг.2, где:
Фиг.1 - Общая схема устройства для измельчения полимеров.
Фиг.2а, б - Измельчающие диски с перфорацией.
Здесь: 1 - корпус; 2 - приемный бункер полимеров; 3 - шнековый транспортер полимеров в зону измельчения; 4 - вал; 5 - блок охлаждения; 6 - конфузорная часть корпуса; 7, 8 - диски; 9 - дополнительные шнековые элементы; 10 - выходная решетка; А - зона уплотнения; Б - зона подачи хладоагента; В - зона измельчения.
Устройство состоит из корпуса 1 с приемным бункером полимеров (полимерного сырья) 2. В корпусе 1 расположен шнековый транспортер полимерного сырья 3 в зону измельчения В, установленный на вращающемся валу 4. На корпусе 1 в зоне подачи хладоагента Б расположен блок охлаждения 5 в виде узла подачи хладоагента во внутрь корпуса. Часть 6 корпуса 1 выполнена конфузорной, где размещено несколько пар дисков 7 и 8, состоящих из подвижных и неподвижных дисков, а между парами дисков расположены дополнительные шнековые элементы 9. На выходе из конфузорной части 6 корпуса установлена решетка 10.
На фиг.2а представлен подвижный диск 7, на фиг.2б - неподвижный диск 8, перфорация на которых выполнена в виде щелей, расположенных под углом 
к радиусам дисков и под
взаимным относительном углом в противоположных направлениях, составляющим 
15°÷25°. Ширина перфорационных щелей на дисках 7 и 8 каждой пары, расположенной по длине конфузорной части 6 корпуса, имеет разную величину и уменьшается от пары к паре в направление сужения конфузорной части 6 корпуса.
Устройство работает следующим образом.
Полимерное сырье загружают через приемный бункер 2 в корпус 1, которое шнековым транспортером 3 перемещается из зоны уплотнения А в зону измельчения В. В зоне подачи Б хладоагент подается во внутрь корпуса через узел подачи хладоагента 5, под действием которого полимерное сырье теряет свою пластичность. Далее полимерное сырье поступает в конфузорную часть 6 корпуса. Выполнение корпуса в зоне измельчения В конфузорным способствует более плотной упаковке диспергируемой массы и исключает образование застойных зон. Этому способствует и наличие дополнительных шнековых элементов 9, которые равномерно транспортируют полимерную измельчаемую массу от предыдущей пары измельчающих дисков 7 и 8 к последующей паре. Наличие на измельчающих дисках 7 и 8 наклонных щелей, выполненных под углом к радиусам дисков и имеющих взаимный относительный наклон в противоположных направлениях, создает условия плавного измельчения полимерного сырья, за счет чего импульсные переменные давления, вибрации и биения не возникают, а выполнение перфорационных щелей на дисках каждой пары разной ширины, уменьшающейся от пары к паре, расположенных в направление сужения конфузорной части 6 корпуса, обеспечивает постепенное измельчение полимерного сырья по мере продвижения его по конфузорной части 6 и дает возможность регулирования
среднего размера получаемых измельчаемых частиц. Регулирование возможно за счет сменных пар измельчающих дисков 7 и 8.
Пример реализации предлагаемого устройства.
В устройство загружают отходы полимерного сырья. Настраивают датчик температуры в камере Б на температуру t факт.<tтеплостойкости в соответствии с маркой перерабатываемого материала. Например, для полиэтилена tтеплостойкости=50°С, полиакрилата tтеплостойкости=60°÷80°С. В качестве датчика температуры может быть использован датчик в виде термопар, расположенных в зонах Б и В.
Величину tфакт. выбирают на 15÷30°С меньше tтеплостойкости для того, чтобы гарантировать не превышение tтеплостойкости при измельчении материала в зоне измельчения на неподвижных и подвижных дисках. В случае, если в качестве исходного сырья используют смесь полимерных материалов различных марок, то выбирают tфакт. исходя из материала, имеющего наименьшее значение t теплостойкости.
1. Устройство для измельчения полимеров, содержащее корпус с приемным бункером, шнековый транспортер полимеров в зону измельчения, блок охлаждения, систему подвижных и неподвижных дисков с перфорацией, отличающееся тем, что перфорация на дисках выполнена в виде наклонных щелей, расположенных под углом к радиусам дисков и взаимно наклоненных друг относительно друга в противоположных направлениях.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус в зоне измельчения полимеров выполнен конфузорным.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ширина перфорационных щелей на дисках каждой пары, расположенной по длине конфузорной части корпуса, имеет разную величину и уменьшается от пары к паре в направлении сужения конфузорной части корпуса.
4. Устройство по п.1 отличающееся тем, что в зоне измельчения полимеров между каждой парой подвижного и неподвижного дисков установлены дополнительные шнековые элементы.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок охлаждения выполнен в виде узла подачи хладоагента во внутрь корпуса.
