Смеситель для полимерных материалов

 

Изобретение относится к смесителям для полимерных материалов. Оно может быть использовано в линиях для окрашивания, грануляции и переработки полимеров. Цель изобретения - повышение эффективности смешения материалов. Для этого в корпусе смесителя установлен вал. По внутренней поверхности корпуса закреплены смесительные элементы со сквозными отверстиями. Между ними расположены смесительные элементы со сквозными отверстиями, установленные неподвижно на валу. Смесительные элементы выполнены чашеобразными, а их стенки в поперечном сечении расположены наклонно к оси смесителя. В смесительных элементах могут быть выполнены прорези. Прорези могут быть выполнены с возможностью образования отдельных ребер. Стенки чашеобразных смесительных элементов и ребер корпуса и вала в поперечном сечении могут быть наклонены в противоположных направлениях. Ребра могут быть установлены в шахматном порядке. Между поверхностями корпуса и вала, и чашеобразных смесительных элементов могут быть установлены профильные вкладыши. Между корпусом и валом могут быть установлены вращающиеся роторы. Смесительные элементы, ребра, профильные вкладыши могут быть установлены подвижно относительно корпуса, вала, роторов и соединены с источником силового воздействия, в результате чего обеспечивается подача малых порций полимера в зоны интенсивных сдвиговых деформаций, что повышает качество смешения. 17 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 В 29 В 7/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ . ПРИ ГКНТ СССР (21) 4310395/31-05 (22) 29.09.87 (46) 15.08.89. Бюл. 1п 30 (71) Киевский политехнический инсти- тут им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции и Ленин. градский технологический институт им. Ленсовета (72) Д.Д.Рябинин, В.К.Крыжановский, - В.И.Сивецкий, Т.И.Волков, С.О.Пристайлов и Д.Э.Сидоров (53) 678.053.3 (088.8) (56) Патент Великобритании

У 787764, кл. В 01 F, опублик. 1957.

Патент, США - 4330215, кл. В 29 В 1/06, опублик. 1982. .(54) СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к смесителям для полимерных материалов. Оно м.б. использовано в линиях для окрашивания, грануляции и переработки полимеров. Цель изобретения — повышение эффективности смешения материалов. Для этого в корпусе смесителя установлен вал. По внутренней поверхности корпуса закреплены смесительные элементы со сквозными отверстия.ми. Между ними расположены смесительИзобретение относится к переработке полимерных материалов и может быть использовано для непрерывного смеше-. ния полимер-полимерных композиций, полимеров с различными пигментами, а также высокодисперсными минеральными наполнителями в линиях для окрашивания, грануляции, получения и переработки полимерных материалов.

„„Я0„„1500483 А 1

2 ные элементы со сквозными отверстиями, установленные неподвижно на валу.

Смесительные элементы выполнены чашеобразными, а их стенки в поперечном сечении расположены наклонно к оси смесителя. В смесительных элементах могут быть выполнены прорези. Прорези могут быть выполнены с возможностью образования отдельных. ребер. Стенки чашеобразных смесительных элементов и ребер корпуса и вала в поперечном сечении могут быть наклонены в противоположных направлениях. Ребра могут быть установлены в шахматном порядке. Между поверхностями корпуса и вала, и чашеобразных смесительных элементов могут ф быть установлены профильные вкладыши. Между корпусом и валом могут быть установлены вращающиеся роторы. Смесительные элементы, ребра, профильные вкладыши могут быть установлены подвижно относительно корпуса, вала, роторов и соединены с источником силового воздействия,в результате чего обеспечивается подача малых порций полимера в зоны интенсивных сдвиговых деформаций, что повышает качество смешения. 17 з.п. ф-лы, 2 ил.

Цель изобретения — повышение эффективности смешения материалов.

На фиг.1 изображен смеситель для полимерных материалов, общий вид; на фиг.2 — варианты конструктивного исполнения смесителя (с роторами, с подвижными дисками, ребрами и профильными вкладьппами и с неподвижно

3 150048 соединенными между собой корпусом и валом).

Смеситель для полимерных материа-.. лов содержит корпус 1 (фиг.1) и вал

2, установленный в корпусе 1 с воз 5 можностью вращения. На внутренней поверхности 3 корпуса 1 установлены чашеобразные смесительные элементы

4 со сквозными отверстиями 5, обра- 10 зующие между собой зазоры 6, в которые входят чашеобразные смесительные элементы 7 со сквозными отверстиями 8, установленные неподвижно на валу 2.

Стенки элементов 4 и 7, в поперечном сечении наклонены к поверхности корпуса 1 и вала 2, что дает возможность образовать профильные каналы 9 для течения полимера. В элементах 4 и 7 могут быть выполнены прорези 10 и 11 2р соотвественно, а в некоторых случаях целесообразно выполнять их от основания до периферии элемента, формируя тем самым отдельные ребра 12 и 13 корпуса 1 и ребра 14 и 15 вала 2. 25

Ребра 12-15 образуют между собой профильные каналы 16 и 17. Элементы 4 и

7 и ребра 12-15 могут сменять друг друга в направлении течения полимера, т.е. чередоваться вдоль оси смесите- 3р ля. Чашеообразные элементы 4 и 7 могут быть выполнены выпукло-вогнутой формы и образовывать криволинейные каналы 9 для течения полимера. Чашеобразные смесительные элементы корпуса 1 и вала 2 могут располагаться друг над другом, например диски 1821, и образовывать конвергентно-дивергентные каналы,22 для течения полимера. Ребра 23 и 24.корпуса 1 и ребра 25 и 26 вала 2 образуют на внутренней поверхности 3 корпуса 1 и на валу 2 соответственно профильные каналы 27, 28 и 29, 30, например, криволинейные каналы 28 и 30 и конвергентно-дивергентные каналы 27 и

29. Чашеобразные смесительные элементы 4, 7 и ребра могут иметь уменьшающиеся от места закрепления к свободному контуру размеры, например элементы 4 и 7, ребра 12-15. Стенки чашеобразных смесительных элементов и ребер в поперечном сечении могут быть наклонены в противоположных направлениях, например элементы 4 и

7, ребра 12 и 15. Ребра 23-26 могут быть установлены на корпусе 1 и на валу 2 в шахматном порядке. На корпусе i и на валу 2 могут быть уста-. новлены друг над другом несколько чашеообразных смесительных элементов 31 и 32, а также образующие зигзагообразный канал 33 элементы 34-37.

Между поверхностями корпуса 1 и вала

2 ичашеобразных смесительных элементов 19 и 20 могут быть установлены профильные вкладыши 38. Между корпусом 1 и валом 2 могут быть установлены вращающиеся роторы 39 (фиг.2), например, установленные на валу 40, В теле роторов 39 могут быть выполнены сквозные отверстия 41 -и прорези 42. На поверхностях 43 и 44 роторов

39 могут быть установлены чашеобраэные смесительные элементы 45 и ребра

46. В теле элементов 45 и ребер 46 могут быть выполнены сквозные отверстия 47 и прорези 48. Элементы 45 и ребра 46, 49, 50 и профильные вкладыши 51 могут быть установлены нодвижно относительно корпуса 1, вала

2, роторов 39 и соединены с источником силового воздействия 52-56. Корпус 1 и вал 2 могут быть неподвижно соединены между собой чашеобразным смесительным элементом 57.

Смеситель для полимерных материалов работает следующим образом.

Расплав полимера, состоящий из различных компонентов, поступает в профильные каналы 9, образованные элементами 4 и 7, При .этом вращающийся элемент 7 расположен в зазоре

6 между неподвижными элементами 4.

Часть расплава полимера проходит через отверстия 5 и 8, разделяясь на большое количество потоков и затем сливаясь с основным потоком, движущимся через профильный канал 9. Основной поток подвергается интенсив-, ным сдвиговым деформациям, улучшающим смешение между вращающимися и неподвижными поверхностями. Сдвиговые деформации в полимере. чередуются с процессами неоднократного,разделе.— ния в зоны интенсивных сдвиговых деформаций. Процесс .перемешивания улучшает поперечный основному потоку градиент давления. Усиливается действие на,расплав полимера центробежных сил, так как созданы условия для свободного перетекания расплава полимера в поперечном направлении из основного потока полимера, движущегося в пропрофильном канале 9, через отверстия

5 и 8 и наоборот. Действие совокуп! ности указанных факторов, влияющих

i gular÷Û.5

46, установленное на роторе 39, может совершать, например, колебательное движение относительно плоскости ротора под действием расплава поли5 мера, выходящего из сквозных отверстий 41 и прорезей 42, или вращаться.

При необходимости снижения сдвиговых ,.деформаций с целью предотвращения ,возникновения критических напряжений 10 ,в расплаве полимера предлагаемый смеситель может быть легко преобразован в статический. С этой целью корпус 1 и вал 2.могут быть неподвиж,.но соединены между собой .чашеоораз-- 15 ным- смесительным элементом 57.

Таким образом, в предлагаемом смесителе достигается повышение качества смешения по сравнению с известными

:смесителями.- 20

Формула из обретения

1. Смеситель для полимерных материалов, содержащий корпус с по- 25 лостью, в которой установлен вал, а по внутренней поверхности корпуса закреплены смесительные элементы со сквозными отверстиями, в зазорах между которыми расположены .смеситель- 3р ные элементы со сквозными отверстиями установленные неподвижно на валу, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности. смешения материалов, смесительные элементы выполнены чашеообразными, а их стенки в поперечном сечении расположены наклонно.

2. Смеситель по п.1, о т л и -. ч а ю шийся тем, что в смеси- .. тельных элементах выполнены прорези.

3. Смеситель по п.2, о г л и— ч а ю шийся тем, что прорези выполнены от периферии до основания ,смесительных элементов с возможностью 45 образования ребер.

4. Смеситель по пп.1-3, о т л и— ч а ю шийся тем, что между чашеобразными . смесительными элементами установлены ребра, причем чашеобразные смесительные элементы и ребра расположены с чередованием осН сме-. сителя.

5. Смеситель по пп.1-4, о т л и— ч а ю шийся тем, что чашеобраэ-. ные смесительные элементы выполнены выпукло-вогнутой формы. !

6 ° Смеситель по пп.1-5, о т л и— ч а ю шийся тем, что смесительные элементы, установленные на корпусе и на валу, расположены друг над другом.

7. Смеситель по пп.1-6,"о т л и— ч а ю шийся тем, что ребра корпуса и ребра вала расположены с образованием соответственно на поверхности корпуса и вала профильных каналов для. течения полимера.

8. Смеситель по пп.1-7, о т л и— ч а ю шийся тем, что чашеобразные смесительные элементы и ребра в поперечном сечении, выполнены с . уменьшающимися от места их закрепления до свободного контура размерами.

9. Смеситель по пц.1-8, о т л и— ч а ю щ и и с"я тем, что стенки чашеобраэных смесительных элементов и ребер корпуса и вала в поперечном сечении наклонены в противоположных направлениях.

10..Смеситель по пп.3-9, о т— л и ч а ю шийся тем, что ребра установлены в шахматном порядке.

11. Смеситель по пп.1-10, о т— л и ч а ю шийся тем, что соответственно на корпусе и на валу установлен друг под другом ряд чашеобразных смесительных элементов..

12. Смеситель по.1-10, о т л и— ч а ю шийся тем, что между поверхностями корпуса и чашеобразных элементов установлены профильные вкладьппи, которыми снабжен смеситель.

13.. Смеситель по пп. 1-12, о тл и ч а ю шийся тем, что смеситель снабжен установленными между корпусом и валом вращающимися роторами.

14. Смеситель по п.13, о т л ич а ю шийся тем, что в теле ротора выполнены сквозные .отверстия и прорези.

15. Смеситель по пп.13,и 14, о тл и ч а ю шийся тем, что на поверхностях ротора установлены чашеобраэные смесительные элементы и ребра.

16, Смеситель по п.15, о т л ич а ю шийся тем, что в теле чашеобразных смесительных элементов и ребер, установленных на роторе, выполнены сквозные отверстия и прорези.

17. Смеситель по пп 1-16, о т— л и ч а ю шийся тем, что чашеоб1500483

l5

10

45 на расплав полимера, одновременно повышает качество смешения, так как происходит увеличение поверхности раздела и более интенсивное распределение поверхностей контакта по всему объему смеси.

В варианте конструкции в элементах

4 и 7 могут быть выполнены прорези

10 и 11, которые уменьшают сопротивление каналов смесителя в поперечном направлении при течении расплава полимера и увеличивают поперечные токи расплава полимера, что положительно влияет на процесс смешения. Если расплав полимера движется в варианте конструкции с ребрами 12 и 13 корпуса

1, и ребрами 14 и 15 вала 2, образующими между собой профильные каналы 16 и 17., то образуется значительно большее число продольных пересекающихся между собой потоков полимера, улучшающих смешение. При этом снижается гидравлическое сопротивление смесителя, а следовательно, потери энергии. При необходимости создания переменного градиента давления по длине канала полимер может двигаться в каналах, образованных элементами 4 и 7 и реб рами 12-15, сменяющими друг друга в направлении движения полимера. Сопротивление смесителя и опасность появления застойных зон снижается при течении расплава полимера в криволинейных каналах 9, образованных чашеобразными: смесительными элементами, выполненными выпукло-вогнутыми, например элементами 4 и 7. Смесительные процессы интенсификации при тече-. нии расплава полимера в конвергентнодивергентных каналах 22, образованных расположенными друг над другом чашеобразными смесительными элементами, например элементами 18-21. Одновременно расплав полимера может двигаться через криволинейные каналы 28 и

30 и конвергентно-дивергентные каналы 27 и 29, образованные ребрами 2326 на внутренней поверхности 3 корпуса 1 и на валу 2. Сопротивление сме-. сителя можно уменьшить путем выпол-. нения элементов 4, 7, 31, 32 и ребер

12-15 с уменьшающимися от места закрепления до свободного контура размерами. Смесительные элементы чаше-. образной формы и ребра корпуса 1 и вала 2 могут быть наклонены в противоположных направлениях, например элементы 4, 7, ребра 12 и 15. При этом на полимер, движущийся в канале между элементами или ребрами, дей,.ствует дисковый эффект Вейссенберга, улучшающий смешение. Дополнительную интенсификацию процесса смешения можно обеспечить путем расположения в шахматном порядке ребер 23-26 на кор усе 1 и валу 2. В смесителе существенно больших размеров расплав полимера может двигаться через каналы 33, образованные установленными друг над другом несколькими чашеообразными смесительными элементами 31-37. Установкой профильных вкладышей 38 можно предотвратить образование застойных зон и обеспечить необходимую скорость движения полимера между поверхностями корпуса 1 и вала 2 и элемен» тами 19 и 20. Существенно интенсифицирует смешение вращающиеся роторы

39, установленные, например, на валу

40. Расплав полимера, движущийся через каналы, образованные роторами

39, корпусом t и валом 2, может протекать через сквозные отверстия 41 и/или прорези 42, обтекать элементы

45 и ребра 46, установленные на поверхностях 43, 44, и двигаться через сквозные отверстия 47 и прорези 48 в теле элементов 45 и ребер 46. Качество сь;ешения Повышается при воздействии на расплав полимера подвижных элементов конструкции. Элементы

45 и ребра 46, 49 и 50 и профильные вкладыши 51 могут бьггь установлены подвижно относительно корпуса 1, вала 2 и роторов 39 и соединены с источниками силового воздействия

52-56. В качестве источников силового воздействия можно использовать механические передачи, гидродинамические, гидрообъемные, пневмоприводы, гидроприводы, термоэлектрические приводы и т.д. Например, профильный вкладыш

51 может быть соединен с источником силового воздействия 52 (например, гидроцилиндры) и совершать поступательное движение, возвратно-поступательное движение в процессе смешения, Он может вращаться вокруг собственной оси, вибрировать и т.д. Выбор типа привода обусловлен конкретными технологическими условиями смешения.

Элемент 45 может быть установлен подвижно относительно роторов 39 на роликах и вращаться относительно этого вала под действием движущейся массы полимера, играя роль турбины. Ребро

1500483

18. Смеситель по пп. 1 — 17, о т личающийся тем,чтовали корпус неподвижно соединены между собой по меньшей мере оДним смеси5 тельным элементом.

1 Я f4871 18 16 rS 2Z 25 26

29 о о

О

Ю Ф 18517N 19 М Ж 2187 2У H 28 Л Я2

Фж.1 разнь:е смесительные элементы, ребра, профильные вкладыши установлены подвижно относительно корпуса, вала, роторов и соединены с источником силового воздействия.

Я7