Смеситель для полимерных материалов

 

Использование: переработка полимерных материалов при непрерывном смешивании полимерных композиций, а также высокодисперсными минеральными наполнителями в линиях для окрашивания, грануляции, получения и переработки полимерных материалов. Сущность: смеситель снабжен зубчатыми дисками со сквозными отверстиями для прохода расплава полиме2 ра. По меньшей мере один неподвижный диск выполнен с кольцевой полостью. По меньшей мере один подвижный диск выполнен с кольцевым вырезом. При этом в кольцевой полости размещен по меньшей мере один зубчатый диск, соединенный с неподвижным диском посредством осей и установленный с возможностью вращения посредством зубчатой передачи с зубчатыми венцами, выполненными на поверхности вала. Причем в кольцевом вырезе размещен по меньшей мере один зубчатый диск, соединенный с подвижным диском посредством осей и установленный с возможностью вращения посредством зубчатой передачи с зубчатыми венцами, выполненными на внутренней поверхности корпуса. Смеситель может быть снабжен центральным зубчатым диском, дополнительными зубчатыми дисками со сквозными отверстиями и перегородками со сквозными каналами. 2 з.п. ф-лы. 2 йл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 29 В 7/38, 7/48

ГОсудАРстВеннОе пАтентнОе

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21). 4908315/05 (22) 06.02.91 (46) 15,06.93. Бюл. N. 22 (71) Киевский политехнический институт. им. 50-летия Великой Октябрьской социали.стической революции (72) Д.Д.Рябинин, В.И.Сивецкий. С.О.При. стайлов, Д.Э.Сидоров и С.В.Сивецкий (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1577982, кл. 8 29 В 7/44, 1988. (54) СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Использование: переработка полимерных материалов при непрерывном смеши. вании полимерных композиций, а также высокодисперсными минеральными наполнителями в линиях для окрашивания, грануляции, получения и переработки пол, имерных материалов. Сущность: смеситель снабжен зубчатыми дисками со сквозными отверстиями для прохода расправа полимеF

Изобретение относится к переработке полимерных материалов и может быть использовано для непрерывного смешения полимер-полимерных композиций, а также высокодисперсными минеральными наполнителями е линиях для окрашивания, грануляцйи, получения и переработки полимерных материалов, 1

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности смешения.

На фиг, 1 показано продольное сечение смесителя; на фиг. 2 — поперечный разрез смесителя.

Смеситель для полимерных материалов (4w. 1) содержит корпус 1, размещенный в пемости 2 корпуса 1 с возможностью вращек

ЯЛ 1821380 А1 ра, halo меньшей мере один неподвижный диск выполнен с кольцевой полостью. По меньщей мере один подвижный диск выполнен с кольцевым вырезом. При этом в кольцевой полости размещен по меньшей мере. один зубчатый диск, соединенный с неподвижным диском посредством осей и установленный с возможностью вращения посредством зубчатой передачи с зубчатыми венцами, выполненными на поверхности вала. Причем в кольцевом вырезе размещен по меньшей мере один зубчатый диск, соединенный с подвижным диском посредством осей и установленный с воэможностью вращения посредством зубчатой передачи с зубчатыми венцами, выполненными на Я внутренней поверхности корпуса. Смеситель может быть снабжен центральным зубчатым диском, дополнительными зубчатыми дисками со сквозными отверстиями и перегородками со сквозными каналами. 2 э.п. ф-лы. 2 йл. ния вал 3, закрепленные на корпусе 1 с образованием между ними зазоров 4 и 5 неподвижные диски 6 и 7 и 8 и расположенные в зазорах 4 и 5 подвижные диски 9 и 10, установленные на валу 3. Корпус 1 может быть выполнен иэ секций 11 для облегчения сборки. Неподвижные диски 7 и 8 и подвижные диски 9 и 10 могут быть выполнены из двух частей для облегчения сборки. В теле неподвижных дисков 7 и 8 выполнены кольцевые полости 12, 13 и 14 а в теле подвижных дисков 9 и 10 — кольцевые вырезы 15, 16, 17, 18, 19, 20 и 21 (фиг. 1, 2), Смеситель снабжен также зубчатыми дисками 22, 23, 24, 25. 26, 27, 28 и 29, центральным зубча гым диском 30 и дополнительными зубчатыми дисками 31 и 32.

1821380

Зубья дисков 22-32 указаны позицией

33. Диски 6, 7, 8, 9, 10, 22, 23, 24, 25, 26, 28, 29, 30, 31 и 32 выполнены со сквозными отверстиями 35 для прохода расплава полимера. Зубчатые диски 22, 23, 24, 25,.26, 27, 28 и 29 и дополнительные зубча ые диски 31 и 32 установлены на осях 34 с возможностью вращения относительно неподвижных . дисков 7 и 8 и подвижйых дисков 9 и 10. На внутренней поверхности корпуса 1 выполнены зубчатые венцы 36 и 37, а на поверхности вала 3 — зубчатые венцы 38 и 39, При .этом в кольцевых полостях 12, 13 и 14 размещены зубчатые диски 22, 23, 24 и 25, соединенные с неподвижными дисками 7 и 8 15 посредством осей 34 с образованием зубчатой передачи с зубчатыми венцами 38 и 39, а в кольцевых вырезах 15, 16; 17 и 18— зубчатые диски 27, 28, 29 и 30, соединенные с подвижными дисками 9 и 10 посредством 20 осей 34 с образованием зубчатой передачи с.зубчатыми венцами 36 и 37. Центральный зубчатый диск 30 размещен коаксиально валу 3 на втулке 40, установленной в кольцевом вйрезе 21 подвижного диска 10. 25

Дополнительные зубчатые диски 31 и 32 размещены в кольцевых полостях 19 и 20 подвижного диска 10 соединены с ним посредством осей 34, причем диаметр дополнигельных дисков- 30 и.31 выбран меньше 30 диаметра зубчатых дисков 28 и 29.

Центральный зубчатый диск 30 размещен с образованием зубчатой передачи с . зубчатыми дисками 28 и 29 и дополнительными зубчатыми дисками 30 и 31.

Смеситель снабжен также перегородками 41, 42, 43 и 44 со сквозными каналами 45 для прохода расплава полимера, размещенными в кольцевых полостях 12, 13 и 14 (на чертеже не показано) и кольцевых вырезах 40

15, 16, 17 и 18 между смежными зубчатыми и дополнительными зубчатыми дисками.

Сквозные каналы 45 расположены с возможностью их сообщения со сквозными отверстиями 35 дисков 7, 8, 9 и 10. 45

Работа смесителя для полимерных материалов заключается в следующем.

Расплав полимера, состоящий из различных компонентов поступает в полость 2 корпуса 1 (фиг. 1). Затем расплав полимера 50 проходит через сквозные отверстия 35 диска 6, разделяясь на большое количество струйных пбтоков, что увеличивает поверхность раздела массы полимера. Из сквозных отверстий 35 диска 6 полимера 55 поступает в зазор 4, в котором на валу 3 вращается диск 9 со сквозными отверстия. ми 35 и вырезами 15 и 16, При вращении диска 9 вращающихся на осях 34 диски 26 и"

27 под действием зубчатой передачи, образованной их зубьями 33 и зубчатым венцом 38 корпуса 1. Диаметр дисков 26 и 27 неодинаков и они вращаются с различной частотой вращения в направлении, противоположном направлению вращения диска

19, При вращении дисков 26 и 27 происходит интенсивный перенос элементарных объемов полимера в окружном и радиальных направлениях сквозными отверстиями

35 и зубьями 33. Окружной перенос элементарных объемов полимера осуществляется при вращении дисков 26 и 27 вместе с диском 9. Радиальное и дополнительное окружное перемещение элементарных объемов полимера осуществляется при вращении дисков 26 и 27 на осях 34 относительно диска 9. Кроме того, происходит существенное сдвиговое деформирование полимера в дисковых зазорах между дисками 27 и 28 и стенками диска 9, образующими вырезы 15 и 16, и в области зубчатого венца 38 под действием зубьев 33. Увеличивается число разделений, смещений и перестроений потока по сравнению с цельным диском, так как расплав полимера дополнительно сливается перед дисками 26, 27, дополнительно разделяется их сквозными отверстиями 35, затем снова сливается после выхода иэ них и снова разделяется сквозными отверстиями 35 диска 9, из которых расплав полимера поступает в зазор 4, а затем в сквозные отверстия 35 диска 7. Иэ-эа вращения дисков 26 и 27 происходит непрерывное перестроение струйных потоков.

Изменяются в процессе смешения и размеры элементарных объемов полимеров, участвующих в смешении. Они непрерывно уменьшаются от размеров сквозных отверстий до нуля при срезе иэ-за взаимного перекрытия сквозных отверстий или увеличиваются от нуля до размера сквозных отверстий при открытии отверстий до их полностью открытого положения. Из-за того. что диски 26 и 27 вращаютСя с различной частотой вращения в вырезах 15 и 16 создаются зоны сдвиговой деформации с раэличной интенсивностью сдвига; что приводит к созданию градиента давления и движения полимера в окружном направлении в зазоре 4, Все это повышает эффективность смешения из-эа существенного увеличения поверхности раздела полимеров и интенсивности распределения поверхности контакта по всему объему смеси.

Иэ зазора 4 расплав полимера поступает в сквозные отверстия 35 диска 7 с полостью 12, в которой размещены диски 22 и 23 со сквозными отверстиями 35, вращающиеся на осях 34. Диски 22 и 23 вращаются под

1821380

25

40

50 действием зубчатого венца 36, размещенного на валу 3 и вращающегося с ним.

Работа диска 7 принципиально не отличается от работы диска 9. Однако, при работе диска 7 интенсивность сдвиговых деформаций несколько снижается из-за того, что диск 7 неподвижен и в этом случае не реализовано вращение диска 7 и дисков 22 и 23 в противоположных направлениях.

Снижение интенсивности сдвиговых деформаций создает условия для частичной релаксации напряжений при сохранении высокой степени разделения, смешения и перестроения элементарных потоков полимера, необходимой для эффективного смещения.

При вращении дисков 22 и 23 между ними в полости 12 под действием их зубьев 33 создается циркуляционная зона. В циркуляци онной зоне полимер подвергается интенсивной сдвиговой деформации между зубьями 33 дисков 22 и 23, вращающимися в противоположные стороны. Совокупность влияния этих факторов позволяет достичь повышения эффективности смешения полимеров. Из сквозных отверстий 35 диска 7 расплав полимера поступает в зазор 5, в котором расположен диск 10, Отличия в работе диска 10 по сравнению с диском 9 заключается в механизме передачи движения между дисками 28, 29, 30, 31, 32. Дополнительные диски 31 и 32, расположенные в вырезах 19 и 20, установлены без образования зубчатой передачи с зубчать1м венцом

39 корпуса 1 за счет выполнения их диаметром, который меньше, чем диаметр дополнительных дисков 29 и 28, При вращении диска 10 с помощью вала 4 увлекаются во вращение и оси 34, неподвижно связанные с дисками 10. Вокруг оси 34 начинают вра" щаться диски 28 и 29 под действием зубчатой передачи, образованной их зубьями 33 и зубчатым венцом 39. Однако их зубья 33 также находятся в зацеплении с зубьями 33 центрального диска 30, расположенного в вырезе 21. Диск 28 при этом вовлекается во вращение относительно диска 10, опираясь при своем вращении на подшипник скольжения — втулку 40. Диск ЗО из-эа зубчатого зацепления между его зубьями 33 и зубьями

33 дисков 31 и 33 приводит диска 31 и 33 Во вращение относительно их осей 34. В этом варианте конструкции по сравнениюс работой диска 9 удается достичь дальнейшего повышения эффективности смещения из-за влияния следующих факторов. Наличие вращающего центрального диска ЗО позволяет увеличить число разделений, слияний и перестроений потока а центральной части диска 10. Наличие окружного градиента давления, возникающего из-за различной интенсивности сдвига в вырезах 17. 18, 19 и

20 используется для развития окружных движений полимера и его разделения на струйные потоки сквозными каналами 45 перегородок 41, 42, 43, 44, которые сливаясь с осевыми струями потока из сквозных отверстий 35, повышают эффективность смешения.

В своем дальней вем движении расплав полимера из сквозных отверстий 35 диска

10 поступает в зазор 5 и затем в сквозные отверстия 35 диска 8 с полостями 13 и 14 и дисками 24 и 25, вращающимися под действием зубчатого венца 37 вала 3, Работа диска 10 ничем не отличается от описанной выше работы диска 7 и позволяет поддерживать необходимый высокий уровень эффективности смешения. При работе данной конструкции также снижаются затраты энергии из-за того, что для перемещения подвижных частей не используются индивидуальные приводы, Данная конструкция смесителя позволяет повысить смесительную способность дисков и в целом смесителя путем интенсификации переноса элементарных обьемов полимеров в окружном и радиальном направлении, дополнительного разделения, слияния и перестроения потоков полимера, уменьшения элементарных объемов смешивающихся полимеров, что обеспечивает существенное увеличение поверхности раздела полимера и более интенсивное распределение поверхностей контакта по всему объему смеси, приводящее к усреднению распределения ингредиентов по всему объему смеси и существенно повышает эффективность смешения.

Формула изобретения

1, Смеситель для полимерных материалов, содержащий корпус, размещенный в полости корпуса с возможностью вращения вал, закрепленный на корпусе с образованием между ними зазоров неподвижные диски и расположенные в зазорах подвижные диски, установленные на валу, причем все диски выполнены со сквозными отверстиями для прохода расплава полимера, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности смешения, он снабжен зубчатыми дисками со сквозными отверстиями для прохода расплава полимера, по меньшей мере один неподвижный диск выполнен с кольцевой полостью и по меньшей мере один подвижный диск с кольцевым вырезом, при этом в кольцевой полости размещен по меньшей мере один зубчатый диск, соединенный с неподвижным диском посредствам осей и установленный с воэможностью вращения посредством зубча1821380 у ууу д уу . ЮЛ УУ 12 УЛУ 7Ф У 71 той передачи с зубчатыми венцами, выполненными на повсрхности вала, причем в кольцевом вырезе размещен по меньшей. мере один зубчатый диск, соединенный с подвижным диском посредством осей и ус- 5 тановленный с воэможностью вращения посредством зубчатой передачи с зубчатыми венцами, выполненными на внутренней по. верхности корпуса.

2. Смеситель по и. 1, о т л и ч а ю щ и й- 10 с я тем, что он снабжсн по меньшей мере . одним центральным зубчатым диском, раз.мещенным коаксиально валу и.одним дополнительным зубчатым диском, которые выполнены со сквозными отверстиями для 15 прохода расплава полимера и размещены в кольцевых вырезах по меньшей мере одного подвижного диска, при этом центральный зубчатый диск установлен с зацеплением с эубчатьнл и дополнительным зубчатым дисками, а диаметр дополнительного зубчатого диска выбран меньше диаметра зубчатого диска;

3, Смеситель по пп. 1 и 2, о т л и ч а ешийся тем. что он снабжен по меньшей мере одной перегородкой, размещенной в кольцевой полости неподвижного диска между смежными зубчатыми и дополнитель-. ными зубчатыми дисками и по меньшей мере одной перегородкой, размещенной в кольцевом вырезе подвижного диска между смежными дополнительными зубчатыми дисками, при этом перегородки выполнены со сквозными каналами для прохода расплава полимера.

1821380

Составитель Л.Ливенцова

Техред М.Моргентал Корректор Н,Король

Редактор

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

Заказ 2086 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета оо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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