Смеситель для полимерных материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК СЦ К 101:0(51)4 В 29 В 7/12,ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ИЯ и расположенной соо отверстия коничеопорные элементы цилиндрической стороны входно кой частями, и для смесительн лич ающи целью повышени го элемента, о т -с я тем, что, скачества смешения ГОСУДФРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им.50-летия Великой Октябрьской социалистическойреволюции(56) Авторское свидетельство СССРУ .504549, кл. В 29 В 1/04,1974.Патент США У 4330215,кл. В 29 В 1/06,1982.(54) (57) 1.СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХМАТЕРИАЛОВ, содержащий корпус свходным и выходным отверстиями и сполостью, в которой концентричноустановлен смесительный элемент с и снижения энергозатрат, полостьвыполнена конической, сужающейся квыходному отверстию, коническаячасть смесительного элемента выполнена с винтовыми выступами, при этомна цилиндрической части смесительного элемента выполнены каналы свыходом на его торцовую часть.1191297 2, Смеситель по п.1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что смеси- тельный элемент выполнен со ступенчатой цилиндрической частью, при этом каналы выполнены по торцу участ- ка большего диаметра с наклоном к оси смесительного элемента. 3. Смеситель по п.1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что опорные элементы смесительного элемента выполнены в виде шариков, под которые Изобретение относится к оборудованию для переработки полимерных материалов и может быть использо" ,вано для непрерывного смешения полимер-полимерных композиций, полиме ров с различными пигментами, а также высокодисперсными минеральными наполнителями в линиях для окрашивания, грануляции, получения и переработк полимерных наполненных материалов.Цель изобретения - повышение ка-чества смешения и снижение энергозатрат.На фиг.1 изображен смеситель, продольный разрез; на фиг.2 - смесительный элемент; на фиг.З - разрез А-А на фиг,2; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг,2; на фиг.5 - смесительный элемент со ступенчатой цилинд рической частью; на фиг.6 - смеси- тель с опорными элементами в виде шариков; на фиг.7 - разрез В-В на фиг.б.Смеситель содержит корпус 1 (фиг.1) с конической полостью, сужающейся в направлении к выходному отверстию, с входным отверстием 2 и выходным отверстием 3. Внутри корпуса концентрично полости установлен 30смесительный элемент 4 (фиг.2) с воэможностью осевого перемещения, .ограниченного со стороны выходного отверстия 3 опорными элементами, например цилиндрическими упорными пальцами 5 (фиг.1), установленными в стенке корпуса. Смесительный элемент на конической части имеет винна торце смесительного элемента выполненакольцевая канавка4. Смеситель по п.1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что на цилиндрической поверхности смесительного элемента выполнена кольцевая канавка под шарики.5. Смеситель по пп.З и 4, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что кольцевые канавки на торце смесительного элемента и на его цилиндрической части соединены каналами. товые выступы б (фиг.З) и каналы 7 (фиг,4), выполненные в его цилиндрической части с выходом на торцовую часть. Смесительный элемент может быть выполнен со ступенчатой цилиндрической частью (фиг.5) . При этом каналы выполнены по торцу участка большего диаметра с наклоном к оси смесительного элемента. На смеси- тельном элементе могут быть выполнены кольцевые канавки 8 и 9 (фиг.б), в которых размещены металлические шарики 1 О, выполняющие роль опорных элементов. Смесительные канавки на торце смесительного элемента и цнлинд" рической части смесительного элемента могут быть соединены каналами (фиг.7), На корпусе смесителя закреплен фланец 11 (фиг.1) для установки смесителя на перерабатывающем оборудовании. На корпусе смесителя установлен нагреватель 12 для поддержания заданного температурного режима.Коническая полость корпуса сужает. ся к выходному отверстию 3 такчто гидравлическое сопротивление движению материала в зазоре, образованном конической полостью и боковой поверхностью смесительного элемента у его торца, больше, чем гидравлическое сопротивление движению материала по отверстиям, выполненным на цилиндрической части смеси- тельного элемента с выходом на его торцовую часть. Смеситель для полимерных материалов работает следующим образом.1191297 личению габаритов смесителя, егоматериалоемкостипричем при переработке на нем полимеров (высоковязких расплавов) происходит резкая 5 потеря давления, что приводит кприменению более громоздкого перерабатывающего оборудования, увеличению энергоемкости. Кроме того, визвестном смесителе существуют 0 застойные зоны в местах закрепления смесительных дисков с прорезями, чтоприводит к снижению качества смешенияза счет термодеструкции при переработке нетермостабильных полимеров,а также полимеров с различными ингредиентами (в частности с минеральными наполнителями).Смешение полимерной массы с различными ингредиентами в предлагаемом смесителе осуществляется в результате увеличения поверхностей контактов компонентов .при смешении, многократного разделения потока полимерной массы на отдельные потоки с последующим смешением интенсивного сдвигового воздействия на полимерную массу при ее движении между неподвижной стенкой корпуса и вращающимся смесительным элементом, а также перемешивающего действия смесительного элемента, который осцилирует вдоль оси вследствие перепада давления и вращается вокруг оси смесителя с эксцентриситетом.В предлагаемом, смесителе улучшение качества смешения происходит за счет улучшения качества расплава полимера с различными ингредиентами путем ликвидации застойных зон в смесителе, т.е. исключается термодеструкция перерабатываемых полимеров и других компонентов смеси. При этом исключена также механическая деструкция, так как операция смешенияоснована не на принудительном "перемалывании" материала за счет внешнего привода, как в известном решении,а за счет многократного дробления потоков . полимерной массы с последующим их слиянием в результате статического давления смешиваемой среды, что значительно увеличивает 50 55 предлагаемой конструкции значительно меньше, чем в известной, так каксуммарное поперечное сечение отверс 4Расплав полимера с различнымиингредиентами подается под давлением во внутреннюю полость корпуса 1 через входное отверстие 2.Поток массы попадает на винтовыевыступы 6 смесительного элемента 4и вращает его. При этом поток массыделится на отдельные потоки по числу винтовых выступов. Далее полимер.ная масса сливается в один поток идвижется по зазору между боковойповерхностью смесительного элементаи поверхностью, сужающейся к выходуМалости корпуса 1. После этогоодна часть полимерной массы движется к зазору, образованному неподвижной .стенкой корпуса и вращающимсясмесительным элементом, а другаячасть потока полимерной массы, разбиваясь на множество отдельных пото" 20ков и образуя при этом новые плоскости раздела, движется к зазорупо каналам, выполненным от цилиндрической части смесительного элемента к его торцу. Отверстия выполнены 25так, что полимерная масса по нимдвижется в направлении, обратномвращению смесительного элемента 4,и за счет реактивной силы ускоряетего. Далее в зазоре между стенкой 30корпуса и торцовой частью смесительного элемента все потоки полимерноймассы сливаются в один поток, который под приложенным:давлением, атакже за счет эффекта Вайсенбергавыдавливается в формующий элемент.Если опорные узлы смесительногоэлемента выполнены в виде шариков 1 О,под которые на торце и боковой по-.верхности смесительного элемента 40выполнены кольцевые канавки 8 и 9,соединенные каналами, то полимернаямасса на них дополнительно разъединяется на множество отдельных потоков, образуя при этом новые плоскости раздела, и одновременно на шариках подвергается перемещению по поперечному сечению зазора между смесительным элементом 4 и коническойполостью корпуса 1, испытывая приэтом значительные сдвиговые деформации.В известном смесителе для дости- поверхность контакта компонентов,жения высокой смесительной эффектив- . а следовательно, и качество смешености на о ном смесите льном элементе ния. Падение давления расплава нанеобходимо устанавливать большоеколичество смесительных дисков с прорезями, что приводит к резкому уве 191297тий для прохода расплава полимера на смесительном элементе составляет 50-603 поверхности смесительного элемента, что приводит к уменьшению габаритов перерабатывающего оборудования, а следовательно, и снижению энергозатрат. Отсутствие индивидуального привода в предлагаемом смесителе позволяет такжеснизить энергозатраты. Таким образом, изобретение позволяет повысить эффективность и качество смешения вязких полимерных. компонентов с различными ингредиентами и снизить энергозатраты при переработке полимерных материалов,Предлагаемый смеситель легкомонтируется в технологических линиях для смешения полимер-полимерныхкомпозиций, полимеров с различнымиингредиентами и высокодисперснымиминеральными наполнителями, при.процессах грануляции и при переработке наполненных полимерных ма О териалов. обеспечивает высокую гомогенность смесей. Вследствие, тренияаматериала о внутреннюю поверхностьи отсутствия застойных зон механизмсмесителя не может быть закупорен 15 при скапливании наполнителя в застойных зонах. Элементы, из которыхсостоит предлагаемый статическийсмеситель, являются съемными и могутбыть легко очищены.