Смеситель для полимерных материалов

 

Использование: переработка полимерных материалов при непрерывном диспергирующем смешении полимер-полимерных композиций, полимеров с различными ингредиентами , а также высокодисперсными минеральными наполнителями в линиях для компаундирования, окрашивания, стабилизации и переработки полимерных наполненных материалов. Сущность: ряды выемок на прилегающих друг к другу торцовых поверхностях по меньшей мере одного подвижного и одного неподвижного дисков расположены по окружностям. Причем в плоскостях прилегания торцовых поверхностей дисков расстояния в радиальном направлении между выемками смежных рядов на торцовой поверхности одного из дисков выбрано меньше длины в этом направлении сообщающих их выемок на прилегающей к ней поверхности другого диска, 2 ил. T±J XX IS

СОЮЗ. СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 29 В 7/38

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР

1 (21) 4910177/05 (22) 12,02.91 (46) 15,03,93. Бюл. № 10 (71) Киевский политехнический институт им.50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Д.Д.Рябинин, В.И.Сивецкий, А,Я,Малкин, А.С.Сахаров, С.Î,Пристайлов, Д.Э,Сидоров и С.В,Сивецкий (56) Патент США ¹ 4330215, кл. В 29 В 1/06; опублик. 1982;

Авторское свидетельство СССР № 1500484, кл. В 29 В 7/38, 1989.

:(54) СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Использование: переработка полимерных материалов при непрерывном диспергирующем смешении полимер-полимерных

Изобретение относится к оборудованию для переработки полимерных материалов и может быть использовано для непрерывного диспергирующего смешения полимер-полимерных композиций, полимеров с различными ингредиентами, а также высокодисперсными минеральными наполнителями в линиях для компаундирования, окрашивания, стабилизации и переработки полимерных наполненных материалов, Целью изобретения является повышение эффективности смешения.

На фиг,1 изображен продольный разрез смесителя; на фиг.2 — расположение выемок на торцовых noaeðxíoñòÿõ и схемы движения расплава полимера. А2,, 1801750 А1 композиций, полимеров с различными ингредиентами, а также высокодисперсными минеральными. наполнителями в линиях для компаундирования; окрашивания, стабилизации и переработки полимерных наполненных материалов. Сущность: ряды выемок на прилегающих друг к другу торцовых поверхностях по меньшей мере одного подвижного и одного неподвижного дисков расположены по окружностям. Причем в плоСкостях прилегания торцовых поверхностей дисков расстояния в радиальном направлении между выемками смежных рядов на торцовой поверхности одного из дисков выбрано меньше длины в этом направлении сообщающих их выемок на прилегающей к ней поверхности другого диска, 2 ил.

° аиеЪ

Смеситель для полимерных материалов содержит корпус 1 с входным 2 и выходным

3 отверстиями и полостью 4, в которой на опорных узлах 5 установлен соединенный с приводом (на чертеже не показан) вал 6 вра- 4 щения, а по внутренней поверхности корпу- Ql са 1 закреплены неподвижные диски 7, в ( зазорах 8 между которыми расположены подвижные диски 9, закрепленные на валу 6.

Между неподвижными дисками 7 и валом 6 образованы рабочие зазоры 10, а между подвижными дисками 9 и корпусом 1 — рабочие зазоры 11. На прилегающих торцовых поверхностях подвижных 8 и неподвижных 7 дисков выполнены ряды выемок 12. Каждая выемка 12 на поверхности одного из дисков, 1801750 например неподвижном диске 7 выполнена с возможностью сообщения по меньшей ме ре с двумя выемками 12 на прилегающей поверхности другого диска, например, неподвижном диске 9. Первые и последние в радиальном направлении выемки 12 на смежных парах дисков 7 и 9 соединены каналами 13 или непосредственно (на фиг. не показано) с рабочими зазорами 10 и 11. На прилегающих торцовых поверхностях подвижных 9 и неподвижных 7 дисков (фиг,2) выемки размещены рядами 14, 15, 16, 17, 18, расположенными по окружностям, (на фиг.2 выемки подвижного диска 9 условно выполиены темными или заштрихованными и совмещены со светлыми выемками неподвижных дисков 7 с целью изображения каналов для движения полимера), Эти выемки указаны позициями 19...35). Ряды, например, 16, 17 и 18, смещены относительно друг друга в радиальном направлении на расстояние 1, причем выемки 12 смежных рядов, например, 17 и 18, смещены относительно друг друга по окружности на угол а, B плоскостях прилегания торцовых поверхностей подвижных 9 и неподви>кных 7 дисков наименьшие расстояния b между выемками 12 смежных рядов 14 и 15 подвижных дисков 9 и смежных рядов 16, 17 и

18 неподвижных дисков 7 выбрано меньше длины в том же направлении (в данном случае диаметр d) сообщающей их выемки 12 на неподвижном диске 7 и подвижном диске

9 соответственно, Выемки 12, 19-35 в проекции на плоскость контакта дисков могут быть выполнены круглыми, овальными, ромбическими, прямоугольными, вытянутыми, разветвленными и замкнутой формы, а также содержать конфузорные и диффузорные участки, Смеситель для полимерных материалов работает следующим образом, Расплав полимера с различными ингредиентами посту. пает s полость 4 (фиг,1) корпуса 1 через отверстие 2 для подвода компонентов. Затем расплав полимера через рабочий зазор

11 попадает на торцевые поверхности дисков 7 и 9. Через каналы 13 расплав ïîñòóãiàет в выемки 12 дисков 7 и 9 и при их последовательном соединении перемещается к рабочему зазору 10..

Из зазора 10 он:поступает непосредственно или через каналы 13 в выемки 12 рядов 14...18, выполненных на.следующей паре обращенных друг к другу торцовых поверхностей дисков- 7 и 9, а затем опять к зазору 11 и т.д, до выхода материала иэ смесителя через отверстие 3, В процессе вращения дисков 9 относительно дисков 7, выполненные на них выемки 12 образуют сквозные каналы разно разной формы в плоскости контакта торцс вых,поверхностей дисков.. При этом полимер из одной выемки, например неподвижного диска, перетекает по непрерывно образуемым каналам в радиальном направлении в другие выемки на вращающемся и неподвижном дисках, а также переносится соединяющимся с ней выемками на враща10 ищемся диске в окружном направлении во все другие соединяющиеся с ними выемками на неподвижном диске. При этом.образуется множество новых поверхностей контакта элементарных объемов смешивае"5 мых ингредиентов. Так как процесс вращения происходит непрерывно, то в одни и те же выемки полимер поступает маленькими порциями из множества других выемок.располагающихся в секторе их взаимного сое20 динения.

Механизм течения полимера в данной конструкции отличается тем, что элементарные объемы материала, находящегося вданный момент времени в разных вь1емках

25 одной и той же торцовой поверхности движутся в разных окружных направлениях, Так, часть полимера, находящегося в рассматриваемый момент времени в выемках

19, 28, 20, 29 и 21, рядов 16, 14, 17, 15 и 18

30 соответственно движется по образованному ими каналу загнутому в направлении вращения диска. Вторая часть полимера; находящегося вэто время.в выемк,ах 27,,35, 26, 34 и 24, движется по образованному ими

35 каналу загнутому против направления вращения диска, тогда как третья часть полимера, находящегося в выемках 22, 30, 23, 33 и

24, а также в выемках 25, 33, 23, 32 и 21 движется по образованному ими пересека40 ющемуся в области выемки 23 каналу, ветви которого направлены во взаимопротивоположные стороны. Элементарные потоки материала, движущегося с разных точек зазоров 10 по разнонаправленным в окружном направлении каналам, например, от выемок 19, 22, 25 и 27, к выемкам 21 и 24, попарно сливаются.и повтупают совместно . с другими потоками в зазоры 11. В зазорах

11 элементарные потоки дополнительно усредняются и повторно разбиваются на множество других .разнонаправленных, пересекающихся и, в данном случае, раэдваива|ощихся подпотоков, направленных к зазорам 10 и т.д. до выходного отверстия 3.

55 При вращении дисков 9 выполненныена нем выемки 12 непрерывно меняют свое местоположение и образуют то разнонаправленные одиночные каналы, то сливающиеся или пересекающиеся и раздваивающиеся в различных точках тор1801750

10

50 цовых поверхностей дисков каналы, Это способствует непрерывному изменению скоростей и направлений течения элементарных обьемов материала, находящегося в разных вь::гмках, а также его движению в различных направлениях в пределах одной выемки, например, находящейся на позиции 23. Так, например, при вращении диска

9 по часовой стрелке выемки 12, перемещаясь с позицией 29 и 30 (заштрихованы) на позиции 32 и 33 {затемнены), преобразуют два канала, загнутые в направлении вращения и состоящие из выемок 19, 28, 20, 29, 21 и 22, 30, 23, 37, 24 в один канал, загнутый против направления вращения и состоящий из выемок 25, 33, 23, 32 и 21. Такой механизм рекомбинации выемок и изменения направлений движения полимера в пределах одних и тех же выемок способствует интенсивному массопереносу, переворачиванию и деформированию материала в разных направлениях, что способствует повышению эффективности процесса сдвигового смешения, Данная конструкция смесителя обеспечивает реализацию и более сложного распределения потоков в пределах одной выемки при их перемещении на позиции, в которых происходит слияние разнонаправленных потоков, например 21 и 24 или 23, Такой процесс изменения направлений и числа потоков через одни и те же выемки при вращении диска 9 происходит непрерывно, что существенно отличает характер деформирования полимера ц механизм смешения в предлагаемой конструкции от прототипа, Положительным моментом является также и то, что в предлагаемой конструкции снижается пульсация, так как расстояние 1г между выемками меньше их длины в том же направлении, что предотвращает полное перекрытие выемок. В процессе вращения дисков каналы, загнутые в направлении вращения, постепенно трансформируются в каналы, загнутые против направления 4 вращения или во взаимопересекающиеся каналы и наоборот до полного перекрытия каналов, которые были перед этим полностью открытыми. В предлагаемой конструкции смесителя с помощью одних и тех же выемок увеличивается число и разнообразие форм вновь образованных каналов за единицу времени (rio сравнению с прототипом). процесс их образования происходит непрерывно. Это позволяет повысить эффективность и качество смешения расплава полимерных компонентов с различными ингредиентами за счет интенсификации массопереноса, непрерывной смены направлений образования новых поверхностей раздела, увеличения их числа, и распределения ингредиентов в объеме смеси.

Таким образом, в данном смесителе для полимерных материалов достигается повышение эффективности смешения по сравнению с известными конструкциями смесителей.

Формула изобретения

Смеситель для полимерных материалов, содержащий корпус с входным и выходным отверстиями и полостью, в которой на опорных узлах установлен соединенный с приводом вал вращения, а по внутренней поверхности корпуса закреплены неподвижные диски, в зазорах между которыми расположены подвижные диски, закрепленные на валу, причем между неподвижными дисками и валом и между подвижными дисками и корпусом образованы рабочие зазоры, а на прилегающих один к другой торцовых поверхностях подвижных и неподвижных дисков выполнены ряды выемок, которые смещены относительно друг друга в радиальном и окружном направлениях, при этом каждая выемка на поверхности одного из дисков выполнена с возможностью сообщения по меньшей мере с двумя выемками на прилегающей поверхности другого диска. а первые и последние в радиальном направлении выемки на смежных парах подвижных и неподвижных дисков соединены рабочими зазорами, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности смешения полимерных материалов, ряды выемок на прилегающих одна к другой торцовых поверхностях по меньшей мере одного подвижного и одного неподвижного дисков расположены по окружностям, причем s плоскостях прилегания торцовых поверхностей дисков наименьшие расстояния между выемками смежных рядов на торцовой поверхности одного из дисков выбрано меньше длины в том же направлении сообщающих их выемок на прилегающей к ней поверхности другого диска.

1801750

1801750

Л Ы 29 Г1 ZZ 30332ЯУУУ Д.

Составитель Л.Ливенцова

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Т.Палий

Редактор

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

Заказ 818 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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