Шнековый смеситель

 

ШНЕКОВЫЙ СМЕСИТЕЛЬ, содержаищй цилиндрический корпус с входным и выхоДньм штуцерами, шнек с двухзаходной нарезкой, образующей с корпусом два канала с постоянными у каждого канала по длине шнека сечением и глубиной, отличающийся тем, что, с целью повьшения качества смешения за счет обеспечения продольной циркуляции материала , глубины каналов нарезки шиека выбраны различными для образования глубокого и мелкого каналов и определены из соотношения -йгде h,H - глубины мелкого и глубокого каналов шнека, м; S К - коэффициент, равный от (Л ношению расхода смесителя к макскмгшьному расходу мелкого канала.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l 9) (l l) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ с 1-К где 1),Н глубины мелкого и глубокого каналов шнека, м; коэффициент, равный отношению расхода смесителя к максимальному расходу мелкого канала.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 370272! /23 05 (22) 15.02.84 (46) 15.10.85. Бюл. )1 -38 (72) В.И.Янков и E.Ä.Áàõìèí (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт синтетического волокна (53) 678.053.3!088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 753667, кл. В 29 F 3/00, 1978.

Козулин Н.А. и др. Оборудование для производства и переработки пластических масс. Л.:Госхимиздат, 1963, с.328. (54) (57) ШНЕКОВЫЙ СИЕСИТЕЛЬ, содержащий цилиндрический корпус с вход . ным и выходным штуцерами, шнек с двухзаходной нарезкой, образующей (5I)4 В 29 В 7/42, В 29 С 47/62, В 01 F 7/08 с корпусом два канала с постоянными у каждого канала по длине шнека сечением и глубиной, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения качества смешения за счет обеспечения продольной циркуляции материала, глубины каналов нарезки шнека выбраны различными для образования глубокого и мелкого каналов и определены из соотношения

1!84692

Изобретение относится к устройствам для переработки полимерных материалов, в частности к шнековым смесителям, и может быть использовано . для получения однородной смеси жидких ингредиентов в химической промьппленности, Цель изобретения — повышение качества смешения за счет обеспечения продольной циркуляции материала. 10

На фиг.1 изображен шнековый смеситель, разрез; на фиг.2 — напорнорасходные характеристики шнекового смесителя в целом и каждого иэ его каналов. 15

Смеситель содержит цилиндрический корпус 1 с входным 2 и выходным

3 штуцерами и смонтированный с возможностью вращения внутри корпуса 1 шнек 4 с двухзаходной нарезкой, 20 образующей два канала 5 и 6 с постоянными по длине шнека 4 сечением и гл бнной, причем глубины каналов 5 и 6 выбраны различными для образования глубокого 5 и мелкого 6 каналов и определены из соотношения

Н

--- < 1-К где h Н глубины мелкоУ го 6 и глубокого 5 каналов, а К— коэффициент, равный отношению расхо- 30 да смесителя к максимальному расходу мелкого канала 6.

111нековый смеситель работает следующим образом.

Подлежащие смешению жидкие ингре- 35 диенты через входной штуцер 2 подаются внутрь корпуса 1, где они захватываются шнеком 4 и попадают в каналы

5 и 6. На частицы жидкости, находящиеся в к, налах 5 и 6 шнека 4, действу- 40 ют две противоположно направленные силы: силы внутреннего трения (aasкости), заставляющие частицы двигаться в направлении к выходному штуцеру 3, и силы давления, препятствующие45 этому движению. Под действием укаэанных сил жидкость в мелком канале 6 движется в направлении к выходному штуцеру 3. При этом давление на выходе смесителя достигает такого значе- 50 ния, при котором жидкость в глубоком канале 5 начинает двигаться в обратном направлении от выходного штуцера

3 к входному штуцеру 2. Вследствие этого часть жидкости, поступающей к 55 выходному штуцеру 3 по мелкому каналу 6, возвращается по глубокому каналу 5 к входному штуцеру 2, где перемешивается с вновь поступающей жидкостью, что обеспечивает ее интенсивное продольное,перемешивание.

Постоянство сечения и глубины каналов по длине шнека 4 упрощает смеситель, а выполнение глубины каналов

5 и 6.в соответствии с приводимым соотношением обеспечивает такое давление на выходе смесителя, при котором перерабатываемый материал в глубоком канале начинает течь в направлении от выходного штуцера 3 к входному штуцеру 2 смесителя, что повышает интенсивность продольного перемешивания и тем самым устраняет неоднородность смеси, связанную с колебаниями в дозировке ингредиентов.

При выборе глубины канала 5, в соответствии с условием

Н (-11-К, давление на выходе смесителя больше максимального давления, которое может развить глубокий канал 5, и жидкость в нем течет от выхода к входу. Обратный поток существует

h при О (--- с -ц1-К. Нижний предел

Н

h отношения — — теоретически "стремитН ся к нулю, но достичь нуля не может, так как при этом либо h = О, либо

H = о>, а в реальном смесителе Н ограничено (не может быть больше радиуса шнека) и h 4 О (при . h = О шнек становится однозаходным).иакh симальное значение отношения ——

Н зависит от ряда факторов (величины радиальных зазоров между гребнями шнека 4 и корпусом 1, диаметра шнека 4 и других), но оно достаточно близко к теоретическому пределу, т.е, к нулю. Например, при диаметре шнека 60 мм, принимая Ь,„ = 1 мм, Н = 20 MM* получаем минимальное энаМакс

h чение отношения †-- = 0 05.

Н

При уменьшении глубины Н канала, что соответствует выполнению условия

Н

1-К давление на выходе смеЭ сителя меньше максимального давления глубокого канала 5, и жидкость в глубоком канале течет от входа к выходу, что не обеспечивает продольную вдоль шнека 4 циркуляцию материала.

Таким образом при --- ц1-К маН .териал в глубоком канале 5 течет от

1184

692 4 налами 5 и 6 глубиной 3 мм, с однозаходным шнеком с каналами глубиной

3 мм, с двухзаходным шнеком, глубина одного из каналов которого увеличивается с 3 мм до 6 мм, а другого— уменьшается с 6 мм до 3 мм. 1!нтенсивность продольного перемешивания оценивалась по максимальному отклонению концентрации на выходе при возмущении по концентрации на входе смесителя. В качестве жидкости использовался полиэфир П-9, а добавкой. служил хлористый калий. Расход для всех смесителей устанавливали равным 0,01 м /ч. Концентрацию на

У выходе определяли путем отбора проб через интервалы в 5 с. Максимальное отклонение концентрации наблюдалось в смесителе. с однозаходным шнеком.

В смесителях,с двухзаходным шнеком с одинаковыми каналами, с двухзаходным шнеком с изменяющимися по длине сечением каналов и с двухзаходным шнеком с каналами глубиной 3 мм и б мм максимальные отклонения концентрации составили соответственно

90, 80 и 40Х от величины отклонения в смесителе с однозаходным шнеком. Величина максимального отклонения концентрации при заданном расходе смесителя определяется величиной обратного потока. Чем больше обратный поток, тем меньше отклонения концентрации. Интенсивность продольного перемешивания в предлагаемом смесителе значительно выше, чем в тех смесителях, у которых отсутствует циркуляция жидкости между входом и выходом.

Предлагаемая конструкция смесителя может быть использована в установке для крашения в массе капронового коврового жгутика. выхода к входу. Циркуляция части перерабатываемого материала между входом и выходом смесителя-значительно снижает неоднородность смеси, вызываемую погрешностями и колебаниями в дозировке ингредиентов. За счет этого повышается качество смеси.

Опытная проверка предлагаемая решения проведена на макете смесителя со сменными шнеками, Для провер- !0 ки существования обратного потока был использован двухзаходный шнек 4 с каналами 5 и 6 глубиной 3 мм.и

6 мм (--- = 0,5) . Максимальный расН 15 ход мелкого канала б (Q,! при установленной скорости вращения шнека 4 составлял 0,02 м /ч, На выходе сме3 сителя в проходящую через него жидкость вводили с помощью шприца крася-..20 щее вещество и постепенно уменьшали расход смесителя путем перекрытия выходного штуцера 3. При расходе смесителя Q = 0,014 м /ч (К = ----

= 0,7) окрашенная жидкость появлялась на входе смесителя, что свидетельствует о возникновении обратного потока в глубоком канале 5. При расходах смесителя, больших 0,014 м /чщ

3 окраски жидкости на входе не наблюдалось. По расчетным данным npu - — =

Ь

Н

= 0,5 и Q = 0,02 м /ч обратный пом макс ток должен возникать при расходе сме.

35 сителя Я 0,015 м /ч (К = — 0 75). Совпадение опытных

< м,макс данных с расчетом достаточно хорошее ° 40

Далее сравнивалась интенсивность продольного перемешивания в смесителе с двухзаходным шнеком 4 с ка1184692

0 Д

Составитель Л. Кольцова

Техред 3.Палий Корректор В.Бутяга

Редактор Т.Парфенова

Тираж 644 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Заказ 6314/13

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4