Смеситель для полимерных материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 153(51)5 В 29 В 74 ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТРИ П(НТ СССР иийамМПОНГА- ИИИВВ БИЬЛИЭТЕИЛ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТВУ зобретения -мешения мат теже предста повышение эффекериалов.влен смеситель, обивности с На черщий вид. Смеситель дляодержит корпус 1 лимерных материалов ротор 2, установленК АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(71) Киевский политехнический институтим. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции и Научно-производственное объединение Пластмассы(54) СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХМАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к переработкеполимерных материалов. Оно м.б, использовано для непрерывного смешения полимерполимерных композиций, полимеров с пигИзобретение относится к переработке полимерчых материалов и может быть использовано для непрерывного смешения полимер-полимерных комдозиций, полимеров с различными пигментами, а также высокодисперсными минеральными наполнителями в линиях для окрашивания, гранулирования, получения и переработки полимерных материалов.Цель и ментами, минеральными наполнителями в линиях для окрашивания, гранул оования. Цель изобретения - повышениерфективности смешения материалов. Для этого в смесителе, содержащем корпус и вращающийся ротор, на поверхности корпуса и ротора выполнены углубления. В полости ротора размещен вал. Между ротором и валом расположены смесительные элементы в виде цилиндров, одни из них прикреплены к корпусу, а друтие - к ротору. Вал снабжен наконечником и элементами сопротивления. Наконечник соединен с валом подвижным соединением и упругой спиралью. Он м.6, снабжен источником силового воздействия. При работе смесителя происходят слияние и разделение потока материала, создается градиент давления перпендикулярно основному направлению движения материала. Это вь- зывает интенсивное оаспоеделение поверхностей контакта материала с элементами смесителя и повышение эффективности смешения. 10 з.п. ф-лы, 1 ил. ныи в корпусе 1 с возможностью вращения.На внутренней поверхности 3 корпуса 1 и наружной поверхности 4 ротора 2 выполненыуглубления 5 и 6 соответственно, образующие каналы 7 для течения полимера. Втеле ротора 2 выполнена полость 8, в которой установлен смесительный элемент в видевала 9, соединенного с ротором 2, а междуротором 2 и валом 9 установлены смесигельные элементы в виде цилиндров 10 и 11, Ль образующих с корпусоми ротором 2 каналы 12 и 13 для течения полимера, цилиндр11 соединен с корпусом 1 держателем 14,в котором выполнены сквозные отверстия 15для течения полимера, а цилиндры 10 сое 15375463динены с ротором 2. Смесительные э,.- менты 10 и 11 могут быть выполнены в виде пластин. На поверхностях 16 смеси- тельных элементов - цилиндров 10 или 11 и на внутренней поверхности 17 ротора 2 могут быть выполнены углубления 18 и 19, образующие каналы 20 для течения полимера, В смесительных элементах - цилиндрах 10 и 11, например смесительном элементе 10, и роторе 2 могут быть выполнены продольные прорези 21 и 22 соответственно.В теле смесительных элементов 10 и 11и ротора 2 могут быть выполнены сквозные отверстия 23 - 25. Полость 8 ротора 2 может быть выполнена конической и смесительные элементы 10 и 11 могут иметь переменные размеры, уменьшающиеся во взаимно противоположных направлениях у цилиндров 11, прикрепленных к ротору 2, и цилиндров 10, прикрепленных держателем 14 к корпусу 1. Цилиндры 10 и 11 могут быгь установлены наклонно к центральной оси смесителя. На валу 9 могут быть установлены элементы 26 сопротивления, образующие с прилегающим цилиндром 10 и/или 11 смеси- тельные каналы 27 для течения полимера, например пересекающиеся. На поверхности 28 держателя 14 напротив торца 29 ротора 2 и торца 30 цилиндра 11 выполнены коллекторы 31 и 32, соединенные между собой каналами 33 и с отверстиями 23 и 15 соответственно в теле цилиндра 10, соединенного с корпусом 1, и в теле держателя 14,Поверхностью 34 держателя 14, обращенной в сторону выхода полимера из смесителя, и поверхностью 35 выходной части 36 корпуса 1, прикрепленной к держателю 14 и/или корпусу 1, образована смесительная камера 37, в которой установлен наконецник 38, соединенный с валом 9 и образуюгций с выходной частью и держателем 14 каналы 39 и 40 для течения полимера. Поверхность 41 наконечника 38, поверхность 38 выходной части 36 и поверхность 34 держателя 14 могут быть выполнены профильными и образовьвать между собой профильные каналы, например каналы 39 и 40, которые могут быть выполнены криволинейными или конвергентно-дивергентными. На поверхности 41 наконечника 38, поверхности 35 выходной части 36 и поверхности 34 держателя 14 могут быть выполнены прорези 4244, В теле наконечника 38 могут быть вышолнень 1 сквозные отверстия 45, например пересекающиеся. Наконечник 38 может быть соединен с валом 9 подвижным соединением, например ось 46 может быть подвижно установлена в отверстии 47 и снабжена упорами (не показаны) и упругим элементом - спиралью 48, и снабжен источником 49 силового воздействия, Выходная часть 36 корпуса 1 может быть снабжена дросселирующими элементами 50, установленными подвижно относительно нее и сосдиненными с источником 51 силового воз действия,С мситель для полимерных материаловработает следующим образом.Расплав полимера, состоящий из различных компонентов, поступает в каналы 7,образованные углублениями 5 и 6, выполненными на неподвижной внутренней поверхчости 3 корпуса 1 и вращающейся наружной поверхности 4 ротора 2. Затем черезканалы 12, образованные корпусом 1 и цилиндром 10, обтекая при этом торец 29 ро 10 тора 2, и каналы 3, образованные ротором2 и цилиндром 10 в полости 8, расплавполимера, обтекая цилиндр 1 и следующийза ним цилиндр 10, затем проходит черезсмеситсльные качалы 27 элементов 26 сопротивления. установленных на иглу 9, и смесительные цилиндры 10. При этом часть расплава полимера движется вдоль наружнойповерхности 16 смесительного элемента 11,обтекая затем его торец 30. Зти потоки расплавя поли", ера соединяются в сквозном20 отверстии5, расположенном в центредержателя 14,Часть расплава полимера в процессе дви.жения ь смесителе поступает в сквозныеотверстия 15, расположенные в теле держа 25теля 14. При этом происходит эффективное перемешивание полимера. В полости 8 ротора 2 монет быть установлен только одинсмесительный элемент 10 или 11. При этомснижаются гидравлические потери энергии всмесителе. Зффекгивность смешения поли 3 О мера повышается, если расплав полимерадвижется через каналы 20, образованныеуглублениями 18 и 19, выполненными на поверхностях 16 смесительных элементов 10илп 11 и на внутренней поверхности 17 ротора 2. Зффективнсе перераспределение мас 35 сы полимера между вращающимися и неподвижными каналами в поле центробежных сил и создание градиента давления внаправлении, перпендикулярном направлению движения основной массы полимера,достигается при движении полимера через4 О прорези 21 и 22 и сквозные отверстия23 - 25, выполненные в теле смесительныхэлементов О и :1 и ротора 2. Зти эффектыможно усилить путем выполнения полости8 ротора конической и смесительных эле 45 ментоз 10 и 11 переменных размеров, уменьшающихся во взаимно противоположныхнаправлениях, и путем установки смеситель.1 ых элементов 10 ипод наклоном кцентральной оси смесителя.С цельо устранения застойных зон в еб 5 О ласти торца 29 ротора 2 и тооца 30 смесительного элемента 11 на поверхности 28выполнены коллекторы 31 и 32, которыеобеспечивают движение полимера в этихобластях. Из коллекторов 31 и 32 расплавполимера может гер-текать по качалам55 33 и отверстиям 23 и 15 в ооласги . меньшим давлением. С целью ре.ул ованиясопротивления движению полимера и повы.- шения эффективности смешения особенно;,случае смесчтелей больших размеров, из от5 10 15 20 Формула изобретения 25 30 35 40 45 50 55 верстий 15 расплав полимера поступает в смесительную камеру 37, образованную поверхностью 34 держателя 14 и поверхностью 35 выходной части 36. В смесительной камере 37 расплав полимера движется по , каналам 39 и 40, образованным наконечником 38, вращающимся вместе с валор 9, выходной частью 36 и держателем 14. Часть расплава полимера может перетекать из канала 40 в канал 39 через сквозные отверстия 45, например пересекающиеся.Если каналы 39 и 40 выполнены профильными, например, криволинейными или конвергентно-дивергентными, то движение расплава полимера происходит между вращаюыейся профильной поверхностью 41 наконечника 38 и неподвижными профильными поверхностями 35 выходной части 36 и 34 держателя 14. Эти конструктивные особенности, а также наличие прорезей 42 - 44 на поверхностях 4, 35 и 34, позволяют добиться интенсивного перемешивания потоков расплава полимера, поступающих в смесительную камеру 37 из отверстия 15. Различные порции полимера, выходящие из различных отверстий 15 могли находиться до выхода из отверстий 15 в различных условиях деформирования. Поэтому движению расплава полимера в смесительной камере 37 обеспечивает необходимую однородность расплава полимера и получение изделий высокого качества. Эффективность работы смесителя существенно повышается при регулировании его сопротивления. С этой цельюнаконечник 38 может с помощью оси 46, перемещающейся в отверстии 47 и снабженной упорами (не показаны), изменять свое положение относительно выходной части 36 и держателя 14. При этом изменяется сопротивление каналов 39 и 40,Перемещение наконечника 38 может осуществляться под действием источника 49 силового воздействия. Н а конеч ни к 38 может непрерывно совершать колебательные движения или, переместившись, сохранять в дальнейшем свое положение. Если источник 49 силового воздействия отключен, то его роль может играть упругий элемент -- спираль 48. Например, при увеличении давления со стороны расплава полимера упругий элемент 48 позволяет наконечнику 38 перемещаться вперед и существенно уменьшить проходное сечение канала 39. Это,приводит сначала к увеличению сопротивления канала 39. Затем вызывает развитие диссипативных процессоз, а следовательно, и уменьшение вязкости расплава полимера. При уменьшении вязкости расплава полимера в свою очередь уменьшается давление со стороны расплава полимера на упругий элемент 48 и наконечник 38 возвращается в исходное положение. Тонкое регулирование сопротивления смесителя позволяют осущест вить дросселирующие элементы 50, действующие на расплав полимепа в канале 39. Они могут быть снабжены источником 51 силового воздействия. В качестве источников силового воздействия могут быть использованы различные виды приводов: гидравлический, механический, термоэлектрический и т.д,В предлагаемой конструкции смесителя для полимерных материалов происходят неоднократные слияния и разделейия потока полимера в условиях интенсивных сдвиговых деформаций между вращающимисяя и неподвижными поверхностями, перераспределение массы полимера между вращающимися и неподвижными каналами в поле центробежных сил, создается градиент давления в направлении, перпендикулярном основному направлению движения массы полимера, осуществляется подача,в зону смешения небольших порций полимера. Это обуславливает увеличение поверхности раздела и более интенсивное распределение поверхностей контакта по в ему обьему смеси, а следовательно, повышение эффективности смешения по сравнению с известными конструкциями смесителей. 1. Смеситель для полимерных материалов, содержащий корпус с выходной частью и ротор, установленный в корпусе с возможностью вращения, причем по внутренней поверхности корпуса и наружной поверхности ротора выполнены углубления, об. разуюшие каналы для течения полимера, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности смешения материалов, смеситель снабжен смесительными элементами в виде вала и цилиндров, причем в теле ротора выполнена полость, в которой установлен вал, соединенный с ротором, а цилиндры размещены между ротором и валом с образованием каналов для течения полимера, при этом одни цилиндры соединены с ротором, а другие - с корпусом посредством держателя, в котором выполнены сквозные отверстия для прохода полимера.2. С меситель по и. 1, отли ча ющиися тем, что на поверхностях цилиндров и внутренней поверхности ротора выполнены углубления, образующие каналы для течения полимера.3. Смеситель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в цилиндрах и роторе выполнены продольные прорези.4. Смеситель по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что в теле цилиндров и ротора выполнены сквозные отверстия.5. Смеситель по пп. 1 - 4, отличающийся тем, что полость ротора выполнена конической, а цилиндры имеют переменные размеры. уменьшающиеся во взаимных противоположных направлениях у цилиндров, прикрепленных соответственно к ротору и держателем - к корпус1537546 Составитель 1. КольцоваТекред И. Верее Коррек.ор М. Ножа Тираж 523 Подписное Редактор М. БланарЗаказ 138 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прГКНТ ССС 113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 415 Г 1 роизводственно-издательский комбинаг 11 атснт, г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О6. Смеситель по пп. 1 - 5, отличающийся тем, что вал снабжен установленными на нем элементами сопротивления, образующими с прилегающими цилиндрами смесительные каналы для течения полимера,7. Смеситель по п. 1, отличающийся тем, что на поверхности держателя напротив торцов ротора и установленных на нем цилиндров выполнены коллекторы, соединенные между собой каналами.8. Смеситель по пп. 1 - 7, отличающийся тем, что вал снабжен соединенным с ним наконечником, размещенным в смесительной камере, образованной поверхностью держателя, обращенной в сторону выхода из сме 8сйтеля, и поверхностью вь 1 ходной части корпуса, причем наконечник смонтирован с образованием с поверхностями корпуса и держателя каналов для течения полимера.9. Смеситель по пп. 1 - 8, отличающийсятем, что на поверхностях наконечника, выходной части корпуса и держателя выполнены прорези.10. Смеситель по пп. 1 - 9, отличающийсятем, что в теле наконечника выполнены 1 Йсквозные отверстия.11. С месител ь по п п. 1 - 10, отличающийсятемчто наконечник снабжен источником силового воздействия и соединен с валом подвижным соединением и упругой спиралью.