Смеситель для полимерных материалов

, кл. В 29 В 1/06, ПОЛ ИМЕРНЫХ ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР( 71 ) Киевский политехнический и нст ит утим. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(57) Изобретение относится к смесителямполимерных материалов, и м. б. использовано н линиях для окрашивания, грануляции,получения и переработки полимерных мате.риалов. Цель изобретения - повышение эфИзобретение относится к переработке полимерных материалов и может быть ис. нользовано для непрерывного смешения полимерных композиций, полимерон с различными пигментами, а также ньц.окодисперсными минеральными наполнителями в линиях для окрашивания, грануляции, получения и переработки полимерных материалов.Целью изобретения является повышение эффективности сь)ешения.На фиг. 1 показан смеситель, продольный разрез; на фиг. 2 - вал смесителя с установленными на нем дисками.Смеситель для полимерных материалов содержит корпус 1 с полостью 2 (фиг. 1), в которой устанонлен вращающийся вал 3. На корпусе 1 закреплены диски 4 - .7, между которыми с образованием дисковых зазоров 8 - 10 установлены на валу 3 диски 11 - 13. В дисках 4 - 7 и 11 - 13 выполнены сквозные гфективности смешения. Для этого в корпусе смесителя расположен вращающийся вал. На корпусе и на валу установлены диски со сквозными отверстиями. Диски, установлен. ные на валу, закреплены асимметрично относительно центральной оси смесителя. Они могут быть установлены на осях, связанных с валом, и вращаться относительно вала н осей. Корпус и диски, установленные на валу, могут быть снабжены зубьями, которые образуют между собой зубчатую передачу. Прн обтекании асимметрично расположенных на валу дисков расплав полимера совершает ра. диальные перемещения в плоскости дисков, неподвижно закрепленных на корпуе и вращающемся налу, и осевое перемещени через сквозные отверстия дисков и движение в канале, образованном перифери й вращающихся дисков и корпусом, что повышает эффективность смешения. 4 з. и. ф-лы, 2 ил. отверстия 14 (на фиг. 2 отнерсгня 14 н дн- ках 11 - 13 не показаны). Диски 11 3, установленные на валу 3, установлены эк. сцентрично относительно центральной он смесителя, а их центры смещены отнои. тельно друг друга по окружности. При этом свободные поверхности 15- - 17 дисков 11 - 13 (фиг. 1) расположены на различном расстоянии от внутренней поверхности корпуса 18, образуя с ней сегментальные смеси. тельные полости 1921, В варианте конструкции (фиг. 1 и 2) диски 11- 13 закреплены на осях 22 - 24, связанных с валом 3 и расположенных со смещением относительно центральной оси вала в плоскости дискон 11 - 13, причем оси 22 - 24 смещены относительно друг друга по окружности, например, на углы я - яз (фиг. 2). Осн 22 -24 могут быть вынесены за пределы нала (не показано). В варианте конструкции вал 3 может быть ныполнен составным образо 1634509ванием отдельных частей 25 - 28, соединенных между собой осями 22 - 24, а диски 11 3, закрепленные на осях 22 - 24, размещены в прорезях 29 31 между отдельными частями вала 3. Диски 11 - 13, закрепленные на осях 22 24, могут быть смонтированы с возможностью вращения относительно осей. В варианте конструкции (фиг. 1) диски13, закрепленные на осях 22 - 24, могут быть снабжены зубьями 32, а на корпусе 1 могут быть выполнены зубчатые венцы 33 и 34, причем зубья 32 дисков 11 - 13 могут образовывать с зубчатыми венцами 33 и 34 зубчатую передачу. В дисках, закрепленных на корпусе 1, в варианте конструкции ( фиг. 1), например в диске 7,могут быпгь выполнены выточки 35, снабженные зубьями 36, которые образуют с зубьями 32 диска 3 зубчатую передачу..меситель для полимерных материалов работает следующим образом.Расплав полимера, состоящий из различных компонентов, поступает в полость 2 корпуса . Затем расплав полимера проходит через сквозные отверстия 14 диска 4, разделяясь на большое количество потоков. Выходя из сквозных отверстий 14 диска 4, расплав полимера поступает в сквозные отверстия 14 диска 11, вращающегося с валом 3, и далее в сегментальную смесительцю полость 19. Из одного и того же сквозного отверстия 14 диска 4 расплав полимера, поступает в различные сквозные отверстия 14 диска 11. Наличие сегментальной смеси- тельной полости 9, сопротивление которой меньше, чем сопротивление сквозных отверсгцй 14 диска 11, и ее вращение обеспечивают направленное движение части полимера в окружном и радиальном направлениях, т. е. в направлениях, поперечных центральной оси смесителя и направлению основного потока.11 ри этом в дисковом зазоре 8 между дисками 4 и 11 материал подвергается интенсивному сдвигу, слиянию отдельных потоков, выходящих из отверстий 14 диска 4 в обций поток, и последующему разделе. цию ца другие подпотоки при попадании в отверстие 14 диска 11, вращающегося с валом 3, и в сегментальную смесительную полость 19, в которой происходит переворачивание и слияние отдельных элеменгарцых потоков расплава, движущегося через отверстия 14 диска 1 из дискового загора 8 между дисками 4 и1. Часть расплава полимера, участвующего в этом сложном движении, сливается в сквозных отверстиях 4 диска 5 с расплавом полимера, который выходит из сквозных отверстий 14 диска 11.Наличие осевого движения малых порций полимера и сложного поперечного движения ч имера цод действием градиента давления и эффекта Вайсенберга в дисковых зазосц, а также переворачивания, слияния, раздел ция и сложного движения полимера в цецр рыицо перемещающейся сегментальной5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 смесительной полости 19 позволяет интенсифицировать сдвиговое деформирование и взаимный перенос элементарных объемов полимера по всему объему смеси, Описанный процесс смешения повторяется на различных парах дисков по длине смесителя, что позволяет добиться повышения эффективности смешения. Однако, если диски 11 - 13 будут расположены на валу 3 совершенно однообразно, то по длине смесителя суммарное сопротивление сегментальных смесительных полостей 19 - 21 и соединяющих их отверстий в дисках 4 - 7 может оказаться значительно меньше, чем суммарное сопротивление отверстий 14 дисков 11 - 13, соединяющихся со сквозными отверстиями 14 дисков 4 - 7 посредством дисковых зазоров 8. Поэтому при таком расположении дисков 11 - 13 расплав полимера будет преимущест. венно одноосно перетекать через сегментальные смесительные полости 19 - 21, т. е. парал лельно продольной оси смесителя, что значительно снизит эффективность смешения за счет уменьшения поперечного переноса элементарных объемов расплава и суммарного сдвигового воздействия на расплав. Для того чтобы заставить расплав полимера двигаться через все сквозные отверстия 14 дисков 11 - 13 необходимо значительно увеличить диаметры сквозных отверстий 14, что приведет к уменьшению разделительной эффективности и образованию новых поверхностей раздела полимера, ухудшит распределение поверхностей контакта в объеме смеси и в целом эффективность смешения. Такой путь не являет ся рациональным. Поэтому в варианте конструкции смесителя диски- 13 смещены относительно друг друга по окружности на углы а - ссз. При этом сегментальные смесительные полости, например 19 и 20 или 20 и "1, могут оказаться цо разные стороны от центральной оси смесителя, и расплав полимера, например, поступающий из полости 19 в сквозные отверстия 14 диска 5 и выходящий из них, частично направляется в сквозные отверстия 14 диска 12, а также движется в дисковом зазоре 9 от полости 19 к полости 20, изменив направление движения на противоположное тому, которое имело место в зазоре 8. Аналогичным образом расплав полимера, проходя через сквозные отверстия 14 диска 6, поворачивает в направлении от полости 20 к полости 21. 11 ри этом в дисковом зазоре 10 расплав полимера снова изменяет направление движения в поперечном сечении смесителя на противоположное. При работе смесителя эффект ивност ь смешения повышается также из-за того, что длина пути смешения в плоскости дисков 11 - 13 отличается для порций полимера, выходящих из различных сквозных отверстий 4 и движущихся по направлениюк полостям 19 - -21. Диски 11 - 13 в варианте конструкции могут быть закреплены на осях 22 - 24, связанных с валом 3. Диски могут быть установлены неподвижно отно 1634509сительно осей. В этом случае работа смесителя принципиально не отличается от описанной. В процессе работы увеличение поверхности дисков 11 - 13 и количества сквозных отверстий 14, участвующих в смешении, достигается размещением дисков 1 - 3 в прорезях 29 - 3 между отдельными частями вала 3 - частями 25 - 28. В варианте конструкции диски 11 13 могут быть установлены с возможностью вращения относительно их осей 22 - 24. Поскольку расстояние от свободной поверхности 15- 17 дисков 11 3 до внутренней поверхности 18 корпуса 1 неодинаково, то трение свободных поверхностей 15 - 17 при их вращении в малых зазорах может оказаться больше, чем трение дисков 11 - 13 об оси, и диски 11 - 13 начнут проворачиваться относительно осей. При этом направление вращения дисков 11 - 13 будет противоположно направлению вращения вала 3. Наличие вращающихся вокруг осей 22 - 24 дисков 11 - 13 позволяет обеспечить интенсификацию процесса поперечного переноса массы полимера и улучшить смешение. Дальнейшее повышение эффективности смешения достигается в варианте конструкции, в котором диски 11 - 13, закрепленные на осях 22 - 24, снабжены зубьями 32, входящими в зацепление с зубчатыми венцами 33 и 34 корпуса(или выточки 35 зубьями 36 диска 7). При этом обеспечивается принудительное вращение дисков 1 -3 и появляется возможность повышения эф. фективности смешения путем изменения скорости вращения дисков 11 - 13 относительно друг друга (при различных их диаметрах) и относительно неподвижных дисков 4 - 7, Вариант расположения диска 13 в выточке 35 диска 7 позволяет устранить возможность образования застойных зон в области внутренней поверхности 18 корпуса 1 путем размещения зубьев 36 между сквозными отверстиями 14 соответственно дисков 6 и 7 при их смегцении по направлению к центральной оси смесителя. При этом зубья 36 обтекаются полимером, выходящим из сквозных отверстий 14 диска 6.Предлагаемая конструкция смесителя позволяет значительно интенсифицировать поперечные потоки полимера в смесителе, которые,взаимодействуя с потоками полимера, выходящими из сквозных отверстий дисков и движущимися в осевом направлении, существенно увеличивают поверхность раз дела и обеспечивают более интенсивное распределение поверхностей контакта по всемх объему смеси. Дальнейшее повышение эффективности смещения достигается поперечным переносом массы полимера вращающимися в направлении, противополож ном направлению вращения вала, дисками. Экономический эффект при использовании предлагаемой конструкции смесителя в народном хозяйстве достигается за счет повышения качества изделий, снижения себестоимости и капитальных затрат при смешении и окрашивании композиционных материалов. 51 О Формула изобретения 15 1. С меситель для полимерных матери алов, содержащий корпус с полостью, в которой установлен с возможностью вращения вал с закрепленными на нем дисками, образующими зазоры, в которых размещены диски, закрепленные неподвижно на внутрен. ней поверхности корпуса, причем в дисках выполнены сквозные отверстия, отличающийся тем, что, с целью повышения эффек 20 тивности смешения, диски, закрепленные на валу, установлены эксцентрично относительно центральной оси смесителя, а их центры смещены относительно друг друга по окружности. 25 30 2. Смеситель по п. 1, отличающийся тем,что вал выполнен составным с образованием отдельных частей, соединенных между собой осями, причем диски закреплены на осях.3. Смеситель по п. 2, отличающийся тем, 35 что диски, закрепленные на осях, установлены с возможностью вращения относительно осей.4. Смеситель по пп. 2 и 3, отличающийсятем, что диски, закрепленные на осях, снабжены зубьями, а на корпусе выполнены зубчатые венцы, причем зубья дисков и зубчатые венцы корпуса образуют зубчатую передачу.5. Смеситель по пп. 1 и 4, отличающийсятем, что в дисках, закрепленных на корпусе, 45 выполнены выточки, в которых размещеныдиски, закрепленные на осях, причем в зоне выточки диски, закрепленные на осях и на корпусе, снабжены зубьями и образуют зубчатую передачу.1634509 г 1 10 г 4 вен гго РсдзктоЗаказ 7 Н 1 11 1.ГСР 1 рон ииь. арфе нова Те Тиоставитедь . ел А. Кравчук нк 385 тета по изобрЖ 35, Ра омбинзт Г 1 73 Ч 14 1 Г его Елгюрсгю-;р,реоРю Аслот Корректор Т МалецГ 1 одписноеениям и открытиям при ГКНТгнскзя наб., д. 4,5ент, г. Укгород, уд. Гагзринз