Смеситель для полимерных материалов

 

Использование: смешение полимерполимерных композиций, полимеров с различными пигментами, а также высокодисперсными минеральными наполнителями в линиях для окрашивания, грануляции , получения и переработки полимерных материалов в смесителях повышенной эффективности. Сущность: размеИзобретение относится к переработке полимерных материалов и может быть использовано для не прерьш ого смешения полимер-полимерных композиций, полимеров с различными пигментами, а также высокодисперсными минеральными наполнителями в линиях для окрашивания, грануляции, получения и переработки полимерных материалов. Известен смеситель для полимерных материалов, содержащий полый цилиндрический статор и цилиндрический ротор, установленный с возможностью вращения щение конфузорных и диффузорных участков за выходом из углублений и перед входом в них. Смеситель содержит полый цилиндрический статор и цилиндрический ротор. Ротор смонтирован с возможностью вращения внутри статора. На контактирующих поверхностях ротора и статора выполнены углубления. Конфузорные и диффузорные участки могут быть соединены с углублениями посредством переходных каналов. Переходные каналы, конфузорные и диффузорные участки могут быть соединены между собой посредством обводных каналов. При переработке полимера смеситель позволяет увеличить поверхность раздела и интенсифицировать распределение поверхностей контакта в смеси путем разделения потока на струи, их пересечения, слияния и разделения за счет интенсивного сдвига, среза и переворачивания полимера, конфузорно-диффузорных движений, ускорения и замедления потока в осевом и окружном направлениях. 6 з.п.флы, 1 ил. внутри статора, причем на контактирующих поверхностях ротора и статора выполнено несколько параллельно идущих по окружности рядов углублений, расположенных так, что углубления соседних рядов на поверхностях ротора и статора смещены по окружности , а ряды углубления на роторе и статоре взаимно смещены в осевом направлении . Недостатком данной конструкции является недостаточно эффективное смешение. В ней не предусмотрена возможность повышения эффективности смешения путем увесо С vi го о VI |0 Si

(19) (1!) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 29 В 7/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

4 Э

|О. 4

I O 4

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4808882/05 (22) 02.04.90 (46) 30.04.92. Бюл. М 16 (71) Киевский политехнический институт им, 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Д.Д.Рябинин, В.И,Сивецкий, П.П.Демин, В.С.Одинец, С.В.Сивецкий, В.А,Ануфриев и А.И,Чубовский (53) 678.063.3 (088.8) (56) Патент США hL 4419014, кл. В 29 В, 1/06, опублик, 1983.

Авторское свидетельство СССР

М 1537547, кл. В 29 В 7/40, 1988. (54) СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ПОЛИМЕРНЬ ) МАТЕРИАЛОВ (57) Использование: смешение полимерполимерных композиций, полимеров с различными пигментами, а также высокодисперсными минеральными наполнителями в линиях для окрашивания, грануляции, получения и переработки полимерных материалов в смесителях повы- шенной эффективности. Сущность: размеИзобретение относится к переработке полимерных материалов и может быть использовано для негрерывь ого смешения полимер-полимерных компо)иций, полимеров с различными пигментами, а также высокодисперсными минеральными наполнителями в линиях для окрашивания, грануляции, получения и переработки полимерных материалов.

Известен смеситель для полимерных материалов, содержащий полый цилиндрический статор и цилиндрический ротор, установленный с возможностью вращения щение конфузорных и диффузорных участков эа выходом из углублений и перед входом в них. Смеситель содержит полый цилиндрический статор и цилиндрический ротор. Ротор смонтирован с возможностью вращения внутри статора. На контактирующих поверхностях ротора и статора выполнены углубления, Конфуэорные и диффузорные участки могут быть соединены с углублениями посредством переходных каналов. Переходные каналы, конфузорные и диффузорные участки могут быть соединены между собой посредством обводных каналов. При переработке полимера смеситель позволяет увеличить поверхность раздела и интенсифицировать распределение поверхностей контакта в смеси путем разделения потока на струи, их пересечения, слияния и разделения за счет интенсивного сдвига, среза и переворачивания полимера, конфузорно-диффузорных движений, ускорения и замедления потока в осевом и окружном направлениях. 6 з.п.флы, 1 ил. внутри статора, причем на контактирующих поверхностях ротора и статора выполнено несколько параллельно идущих по окружности рядов углублений, расположенных так, что углубления соседних рядов на поверхностях ротора и статора смещены по окружности, а ряды углубления на роторе и статоре взаимно смещены в осевом направлении.

Недостатком данной конструкции является недостаточно эффективное смешение.

В ней не предусмотрена возможность повышения эффективности смешения путем уве1729767 личения поверхности раздела и интенсификации.распределения поверхностей контакта в смеси на входе и выходе полимеров из углублений.

Наиболее близким к предлагаемому является смеситель для полимерных материалов, содержащий полый цилиндрический статор и цилиндрический ротор, смонтированный с возможностью вращения внутри статора, причем на контактирующих поверхностях ротора и статора выполнены углубления с конфузорными и диффузорными участками.

Недостатком известной конструкции является недостаточно эффективное смешение из-за того, что конфузорные и диффузорные участки, разделяющие поток полимера, размещены в пределах углублений и, следовательно, воэможность разделения полимера зависит от размеров углубления и ограничена ими. Отсутствует возможность увеличения поверхности раздела и интенсификации распределения поверхностей контакта в смеси с помощью элементов конструкции, расположенных вне углублений.

Целью изобретения является повышение эффективности смешения материалов.

Поставленная цель достигается тем, что в конструкции смесителя для полимерных материалов, содержащей полый цилиндрический статор и цилиндрический ротор, смонтированный с возможностью вращения внутри статора, причем на контактирующих поверхностях ротора и статора выполнены углубления и конфузорные и диффузорные участки, конфузорные и диффузорн ы е участки размещен ы соответственно за выходом из углублений и перед входом в них, Конфузорные и диффузорные участки соединены по меньшей мере с одним углублением посредством переходных каналов, выполненных на контактирующих поверхностях статора и ротора.

Конфузорные и диффузорные участки по меньшей мере одного углубления соединены между собой посредством обводных каналов, выполненных на контактирующих поверхностях статора и ротора.

По меньшей мере два переходных канала соединены между собой посредством обводных каналов.

При этом у одного углубления по меньшей мере один переходный канал соединен с конфузорными и диффузорными участками с помощью по меньшей мере одного обводного канала.

По меньшей мере один переходной канал соединен по меньшей мере одним об5

55 водным каналом с конфузорными и диффузорными участками по меньшей мере двух углублений, Углубления ротора и статора по высоте могут быть выполнены из двух частей, одна из которых размещена на контактирующих поверхностях ротора и статора, а другая образует внутреннюю часть углублений, причем размещенные на контактирующих поверхностях ротора и статора части углублений выполнены ромбической формы и образованы соединением конфузорных и диффузорных участков.

На чертеже схематически изображен предлагаемый смеситель.

Смеситель для полимерных материалов содержит полый цилиндрический статор 1 и цилиндрический ротор 2, вращающийся внутри статора 1, причем на контактирующих поверхностях 3 и 4 соответственно статора 1 и ротора 2 выполнены углубления 5 и

6 с конфузорными и диффузорными участками 7 — 29, размещенными за выходом из углублений 5 и 6 и перед входом в них с образованием каналов для течения полимера. Конфузорные и диффузорные участки могут быть непосредственно соединены с углублениями. Например, диффузорный участок 8 и конфузорный участок 9 могут быть непосредственно соединены с углублением 6 ротора 2. Конфузорные и диффузорные участки могут быть соединены с углублениями переходными каналами 3035. Переходные каналы, конфузорные и диффузорные участки могут быть соединены между собой с помощью обводных каналов 36-42. Например, переходной канал 30 одного углубления соединен с конфуэорным каналом 10 того же углубления непосредственно и с диффузорным каналом 8 другого углубления обводным каналом 37. Переходной канал 34 соединен непосредственно с диффузорным каналом 21 и обводным каналом 40 — с конфузорным каналом 20 одного и того же углубления. Кроме того, переходной канал 30 соединен вторым обводным каналом 38 с конфузорным участком 17 третьего углубления, а переходной канал 34 соединен вторым обводным каналом 41 с диффузорным каналом 18 второго углубления. Углубления ротора 2 и статора 1 по высоте могут быть выполнены из двух частей 43 и 44, одна из которых 43 размещена на контактирующих поверхностях 3 и 4 ротора 2 и статора 1, а другая 44 образует внутреннюю часть углублений в телах ротора 2 и статора 1, причем размещенные на контактирую1цих поверхностях 3 и 4 части

43 углублений выполнены ромбической формы и образованы при непосредствен1729767 ном соединении конфузорных 12 и иффзорных 11 участков. д ффу- диффузорные участки, ориентированные поперек потока, например, 13,14,16,25 и 27. абота смесителя для полимерных ма- Участк 24 26 териалов заключается в следующем. и и увеличивают ско рость двиРасплав жения струй полимера в осевом направлеличных компонентов, поступает между конувеличения числа частк в асплав полимера, состоящий из раз- 5 нии из-за уве тактирующими поверхностями 3 и 4 н . П н- уменьшения площади их прохо ного с чи ния. олимер может ускоряться или замедвращающегося ротора 2 и неподвижного ляться только, нап име лько, например, со стороны входа

6 стато а 1 и нии углу лений и или выхода из.углублений, двигаясь на участатора 1 и ротора 2 расплав полимера 10 стках7, 10, 13, 15 ит.д. П и эт м протекает по длине смесителя из углубле- ся э углу ле- ся эффективность массопереноса и ний в углу ления и наоборот, разделяясь усреднений в значительно больших обьемах на большое число элементарных струй, ко- композиции, торые пересекаются друг с другом сливаясь В в углублениях и вновь разделяясь на выхо е 15

I варианте конст к ии а ру ц р сплав полиз них. П и выходе имера может двигаться через углубления, из них. ри слиянии происходит релаксация конфузорные и дифф зо ные ча напряжений в расплаве полимера. В и опро- диненные между собой переходными канацессе движения полимер испытывает ин- лами 30 — 35. П тенсивные сдвиговые деформации с ри этом эффективн рез и смешения повышается из-за того, что вели— фф ивность переворачивание. Все этоповышаетэффек- 20 чивается числ, что увелитивность смешения. т ек- чивается число перестроений потоков и

По ния. дальность переноса элементарных масс о сравнению с известными устройст- полимер б вами происходит увеличение числа струйра, что о уславливает вы авнив р р ание ных потоков, так как кон концентрации компонентов во всем объеме фузорные и смеси, Переходные каналы могут быть выдиффузорные учасгки располагаются за 25 полнен и е р делами углублений 5 и 6, что позволяет зор 31 полнены профильными, наприме кон увеличить их число (при сохранении тех ж б зорными или диффузо ными 3 ффу р 35, и размеров, что и в прототипе) по сравнению, х же о разовывать с конфузорными и и д ффузорс их размещением в углублениях из-з ными участками, наприме 17 и 18 р, системы личения площади поверхностей ротс а и 30

- а уве- конфузорно-дифф зо ных ффу р каналов, улучшан стеи ротора и 30 ющих смешение из-за развития поперечных статора, на которых они располагаются на- перемещ

I р мещении полимера. пример участки 22 и 23. Из-за того, что кон- онфузорный участок 9 и дифф зо ный фузорные идиффузорные участки вынесе ны участок могут быть соединены меж за пределы углублений увеличиваются раз- бмеры углублений, а следовательно з 35 ой обводным каналом 36. Il и эт р ом часть, зоны расплава полимера переносится че ез ксмешения в них, что интенсифицирует процессы среза и переворачивания полимера и нал непосредственно с 8 на 9 часток а другая часть движется через углубление 6. улучшает смешение, Появляется возмож- П и этом о нов ри этом одновременно на процесс смешещ ственного увеличения длины ния положительно влияют два акто а: иконфузорных и диффузорных участков и .40 реворачивание и срез части полиме а в переноса элементарных масс полиме- гл блении и ра в ра движущ

1 ущихся в них на значительные углу лении и ускоренный перенос части расстояния. ак, например, ди зо. Т полимера с его поперечным вводом на учаффу р- сток 9. Учитывая то, что движение полимера ные и конфузорные участки 8,,1,28,29,25,27,24,26 и 45 начинается не о т,д. располагаются меж г я не одновременно, интенсивя между углублениями со- ность указанных процессов неп е ыв седнего ряда, что при движении полимера в непрерывно изпроцессе смещения обеспечива т (б в меняется, Пооче е но.п в р д . ро алирует влияние печивает ез пе- то одного, то другого фактора. рехода из углубления в углубление) его пе- . P ренос на расстоянии, превышающие лин 5 асплав полиме а может р двигаться в б щие длину 50 варианте конструкци через обводные канауглу ления на сумму длин конфузо ного и фу р лы 42, соединяющие переходные каналы 31 диффуэорного участков. Как известно такие 35, П перестроения потока улучшают смешение. ь и, ри этом интенсифи и ют ф ц ру ся процесВ смешение. сы смешения в укаэанных переходных каназависимости от длины, числа и ориентации конфузо ных и и лах одного углубления. Поперечные потоки, рных и диффузорных участков 55 улучшающие смещение, усиливаются п и можно организовать зоны ускоренного и защение, усиливаются при соединении обводным каналом 39 пе ехомедленного движения полимера в осевом и ных каналов 32 и 33. окружном направлениях, Увеличение скоро- П стеи поперечных потоков в окружном на- канал 30 может о нов е ри движении полимера пе ехо ной р д б ч :вают кон узорные и непосредственно с конфузорным каналом

1729767

10 одного углубления 6 и обводными каналами 37 и 38 и диффузорным участком 8 и конфузорным участком 17 других углублений. Переходной канал 34 аналогичным образом соединяется обводными каналами 40 и 41 с конфузорным участком 20 и диффузорным участком 18. При этом существенно увеличивает объем материала, участвующего в образовании микропотоков, число их перестроений и слияний, что существенно улучшает эффективность смешения.

При движении расплава полимера в углублениях, состоящих из двух частей 43 и

44, повышение эффективности смешения объясняется следующим. В этом случае ромбическая часть 43 достаточно велика по сравнению с внутренней частью углублений

44, чтобы при движении расплава полимера обеспечить на диффузорном участке 11 формирование профиля скоростей, характерного для плоского диффузорного прямолинейного потока, При движении полимера в области внутренней части 44 углублений часть полимера движется в углубление, замедляя скорость, а другая часть полимера продолжает двигаться прямолинейно, ускоряясь на конфузорном участке 12 части 43. При выходе полимера из внутренней части 44 углублений происходит его слияние с прямолинейным ускоренным потоком части 43 и его деформация в условиях продольного растяжения и поперечного сжатия расплава полимера.

Данная конструкция смесителя для полимерных материалов позволяет осуществить увеличение поверхности раздела и интенсифицировать распределение поверхностей контакта в смеси путем разделения потока на струи, их пересечения, слияния и разделения потока в условиях его перестроений, интенсивного сдвига, среза и переворачивания полимера, конфузорно-диффузорных движений, ускорения и замедления потока в осевом и окружном направлениях, При этом повышается эффективность смешения.

Формула изобретения

1. Смеситель для полимерных материалов, содержащий полый цилиндрический статор и цилиндрический ротор, смонтиро( ванный с возможностью вращения внутри статора, причем на контактирующих поверхностях ротора и статора выполнены уг5 лубления и конфузорные и диффузорные участки,отhичающийся тем,что,с целью повышения эффективности смешения материалов, конфузорные и диффузорные участки размещены за пределами

10 углублений.

2. Смеситель поп,1, отлича ю щийся тем, нто кон узорные и диффузорные учзстки соединены по меньшей мере с одним

15 углублением посредством переходных каналов, выполненных на контактирующих поверхностя статора и ротора.

3. Смеси1ель по пп.1 и 2, о т л и ч а юшийся те, что конфузорные и диффузор20 ные участки о меньшей мере одного углубления.соединены между собой посредством обводных каналов, выполненных на контактирующих поверхностях статора и ротора.

4. Смеситель по и 3, отл и ч а ю щ и й25 с я тем, что по меньшей мере два переходных канала соединены между собой посредством обводных каналов, 5. Смеситель по пп.3 и 4, о т л и ч а юшийся тем, что у одного углубления по

30 меньшей мере один переходный канал соединен с конфузорным и диффузорным участками посредством по меньшей мере одного обводного канала.

6. Смеситель по пп. 3 — 5, о т л и ч а ю35 шийся тем, что по меньшей мере один переходный канал соединен по меньшей мере одним обводным каналом с конфузорными и диффузорными участками по меньшей мере двух углублений.

40 7. Смеситель по пп. 1 — 4, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что углубления ротора и статора по высоте выполнены из двух частей, одна из которых размещена на контактирующих поверхностях ротора и статора, причем разме45 щенные на контактирующих поверхностях ротора и статора части углублений выполнены ромбической формы и образованы соединением конфузорных и диффузорных участков.

1729767

Составитель Л. Ливенцова

Редактор Т, Лазаренко Техред М.Моргентал Корректор М. Максимишинец

Заказ 1470 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101