Смеситель для полимерных материалов

А 1 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 91 (11) 0048 4 В 29 В 7/38 ОБ ИЕ НИЯ Н АВТОРСКОМУ ТЕЛЬСТВУ 1ЛИМЕРНЬ ежд Из Цель изективност ке пол исполь зображен см еситель дл общий вид; труктивного роторами, с ами и про- неподвижно я На фигполимерных ния п полим материалов,варианты конссмесителя (с на фиг,2исполнения акж наполи ния, г тки ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Киевский политехнический инсти-тут им. 50-летия Великой Октябрьскойсоциалистической революции и Ленин. градский технологический институтим. Ленсовета(54) СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ПО 1 Х МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к смесителям для полимерных материалов. Оном.б, использовано в линиях для окрашивания, грануляции и переработкиполимеров. Цель изобретения - повышение эффективности смешения материалов. Для этого в корпусе смесителяустановлен вал. По внутренней поверхности корпуса закреплены смесительные элементы со сквозными отверстия.ми. М у ними расположены смесительретение относится к переработимерных материалов и может быть овано для непрерывного смешеимер-полимерных композиций, ов с различными пигментами, а ысокодисперсными минеральными телями в линиях для окрашиваануляции, получения и перераолимерных материалов. ные элементы со сквозными отверстиями, установленные неподвижно на валу.Смесительные элементы выполнены чаше- образными, а их стенки в поперечном сечении расположены наклонно к оси смесителя. В смесительных элементах могут быть выполнены прорези. Прорези могут быть выполнены с . возможностью образования отдельных ребер. Стенки чашеобразных смесительных элементов и ребер корпуса и вала в поперечном сечении могут быть наклонены в противоположных направлениях. Ребра могут быть установлены в шахматном порядке. Между поверхностями корпуса и вала, и чашеобразных смесительных элементов могут быть установлены профильные вклады,ши. Между корпусом и валом могут быть установлены вращающиеся роторы. Смесительные элементы, ребра, профильные вкладыши могут быть установлены подвижно относительно корпуса, вала, роторов и соединены с источником силового воздействия,в результате чего обеспечивается подача малых порций полимера в зоны интенсивных сдвиговых деформаций, что повышает качество смешения. 17 з.п. ф-лы, 2 ил. етения - повышение эфмешения материалов. одвижными дисками, р ильными вкладьппами и3 150048 соединенными между собой корпусом и валом).Смеситель для полимерных материа- лов содержит корпус 1 (фиг.1) и вал 2, установленный в корпусе 1 с воз 5 можностью вращения. На внутренней поверхности 3 корпуса 1 установлены чашеобразные смесительные элементы 4 со сквозными отверстиями 5, обра зующие между собой зазоры 6, в которыевходят чашеобразные смесительные элементы 7 со сквознымиотверстиями 8, установленные неподвижно на валу 2. Стенки элементов 4 и 7, в поперечном сечении наклонены к поверхности корпуса 1 и вала 2, что дает возможность образовать профильные каналы 9 для течения полимера. В элементах 4 и 7 могут быть выполнены прорези 10 и 11 20 соотвественно, а в некоторых случаях целесообразно выполнять их от основания до периферии элемента, формируя тем самым отдельные ребра 12 и 13 корпуса 1 и ребра 14 и 15 вала 2, 25 Ребра 12-15 образуют между собой профильные каналы 16 и 17. Элементы 4 и 7 и ребра 12-15 могут сменять друг друга в направлении течения полимера, т,е, чередоваться вдоль оси смесите ля. Чашеообразные элементы 4 и 7 могут быть выполнены выпукло-вогнутой формы и образовывать криволинейные каналы 9 для течения полимера. Чаше- образные смесительные элементы корпуса 1 и вала 2 могут располагаться друг над другом, например диски 18- 21, и образовывать конвергентно-дивергентные каналы,22 для течения по" лимера. Ребра 23 и 24,корпуса 1 и ребра 25 и 26 вала 2 образуют на внутренней поверхности 3 корпуса 1 и на валу 2 соответственно профильные каналы 27, 28 и 29, 30, например, криволинейные каналы 28 и 30 и конвергентно-дивергентные каналы 27 и 29. Чашеобразные смесительные элементы 4, 7 и ребра могут иметь уменьшающиеся от места закрепления к свободному контуру размеры, например элементы 4 и 7, ребра 12-15, Стенки чашеобразных смесительных элементов и ребер в поперечном сечении могут быть наклонены в противоположных направлениях, например элементы 4 и 7, ребра 12 и 15, Ребра 23-26 могут быть установлены на корпусе 1 и на валу 2 в шахматном порядке. На корпусе 1 и на валу 2 могут быть установлены друг над другом несколько чашеообразных смесительных элементов 31 и 32, а также образующие зигзагообразный канал 33 элементы 34-37. Между поверхностями корпуса 1 и вала2 ичашеобразных смесительных элементов. 19 и 20 могут быть установлены профильные вкладыши 38. Между корпусом 1 и валом 2 могут быть установлены вращающиеся роторы 39 (фиг,2),например, установленные на валу 40,В теле роторов 39 могут быть выполнены сквозные отверстия 41 и прорези 42, На поверхностях 43 и 44 роторов 39 могут быть установлены чашеобраэные смесительные элементы 45 и ребра 46, В теле элементов 45 и ребер 46 могут быть выполнены сквозные отверстия 47 и прорези 48. Элементы 45 и ребра 46, 49, 50 и профильные вкладыши 51 могут быть установлены нодвижно относительно корпуса 1, вала 2, роторов 39 и соединены с источником силового воздействия 52-56. Корпус 1 и вал 2 могут быть неподвижно соединены между собой чашеобразнымсмесительным элементом 57.Смеситель для полимерных материалов работает следующим образом.Расплав полимера, состоящий из различных компонентов, поступает в профильные каналы 9, образованные элементами 4 и 7, При .этом вращающийся элемент 7 расположен в зазоре 6 между неподвижными элементами 4.Часть расплава полимера проходит через отверстия 5 и 8, разделяясь на большое количество потоков и затем сливаясь с основным потоком, движущимся через профильный канал 9. Основной поток подвергается интенсив-, ным сдвиговым деформациям, улучшающим смешение между вращающимися и неподвижными поверхностями. Сдвиговые деформации в полимере. чередуются с процессами неоднократного,разделе. - ния в зоны интенсивных сдвиговых деформаций. Процесс .перемешивания улучшает поперечный основному потоку градиент давления. Усиливается действие на ,расплав полимера центробежных сил, так как созданы условия для свободного перетекания расплава полимера в поперечном направлении из основного потока полимера, движущегося в пропрофильном канале 9, через отверстия 5 и 8 и наоборот. Действие совокупности укаэанных факторов, влияющих46, установленное на роторе 39, может совершать, например, колебательное движение относительно плоскости ротора под действием расплава поли 5 мера, выходящего из сквозных отверстий 41 и прорезей 42, или вращаться. При необходимости снижения сдвиговых деформаций с целью предотвращения,возникновения критических напряжений 10 ,в расплаве полимера предлагаемый смеситель может быть легко преобразован в статический. С этой целью корпус 1 и вал 2.могут быть неподвижно соединены между собой чашеоораз 15 ным смесительным элементом 57.Таким образом, в предлагаемом смесителе достигается повышение качества смешения по сравнению с известными смесителями,. гоФормула из обретения1. Смеситель для полимерных материалов, содержащий корпус с полостью, в которой установлен вал, апо внутренней поверхности корпусазакреплены смесительные элементы сосквозными отверстиями, в зазорахмежду которыми расположены .смесительные элементы со сквозными отверстиями установленные неподвижно на валу,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения эффективности, смешения материалов, смесительные элементы выполнены чашеообразными, а ихстенки в поперечном сечении расположены наклонно.2. Смеситель по п.1, о т л и ".ч а ю щ и й с я тем, что в смеси-40тельных элементах выполнены прореэц.3. Смеситель по п.2, о г л и -ч а ю щ и й с я тем, что прорезивыполнены от периферии до основания,смесительных элементов с возможностью 45образования ребер.4. Смеситель по пп,1-3, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что между чашеобразными . смесительными элементами установлены ребра, причем чашеобразные смесительные элементы и ребрарасположены с чередованием оси сме-.сителя.5. Смеситель по пп.1-4, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что чашеобраэ-.ные смесительные элементы выполненывыпукло-вогнутой формы,6Смеситель по пп,1-5, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что смесительные элементы, установленные на корпусе и на валу, расположены друг над другом.7, Смеситель по пп.1-6,"о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что ребра корпуса и ребра вала расположены с образованием соответственно на поверхности корпуса и вала профильных каналов для. течения полимера.8, Смеситель по пп,1-7, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что чашеобразные смесительные элементы и ребра в поперечном сечении, выполнены с . уменьшающимися от места их закрепления до свободного контура размерами.9. Смеситель по пц.1-8, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что стенки чашеобраэных смесительных элементов и ребер корпуса и вала в поперечном сечении наклонены в противоположных направлениях.10 Смеситель по пп.3-9, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что ребра установлены в шахматном порядке.11. Смеситель по пп.1-10, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что соответственно на корпусе и на валу установлен друг под другом ряд чаше- образных смесительных элементов12. Смеситель по.1-10, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что между поверхностями корпуса и чашеобразных элементов установлены профильные вкладьппи, которыми снабжен смеситель.13. Смеситель по пп. 1-12, о т "л и ч а ю щ и й с я тем, что смеси- тель снабжен установленными между корпусом и валом вращающимися роторами.14. Смеситель по п.13, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что в теле ротора выполнены сквозные .отверстия и прорези.15. Смеситель по пп.13,и 14, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что на поверхностях ротора установлены чашеобраэные смесительные элементы и ребра.16. Смеситель по и. 15, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что в теле чашеобразных смесительных элементов и ребер, установленных на роторе, выполнены сквозные отверстия и прорези.17. Смеситель по пп 1-16, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что чашеоб 150048365 15 20 25 10 30 35 40 45 на расплав полимера, одновременно повышает качество смешения, так как происходит увеличение поверхности раздела и более интенсивное распределение поверхностей контакта по всему объему смеси.В варианте конструкции в элементах 4 и 7 могут быть выполнены прорези 10 и 11, которые уменьшают сопротивление каналов смесителя в поперечном направлении при течении расплава полимера и увеличивают поперечные токи расплава полимера, что положительно влияет на процесс смешения. Если расплав полимера движется в варианте конструкции с ребрами 12 и 13 корпуса 1, и ребрами 14 и 15 вала 2, образующими между собой профильные каналы 16 и 17., то образуется значительно большее число продольных пересекающихся между собой потоков полимера, улучшающих смешение, При этом снижается гидравлическое сопротивление смесителя, а следовательно, потери энергии,При необходимости создания переменного градиента давления по длине канала полимер может двигаться в каналах, образованных элементами 4 и 7 и реб рами 12-15, сменяющими друг друга в направлении движения полимера. Сопро-. тивление смесителя и опасность появ" ления застойных зон снижается при течении расплава полимера в криволинейных каналах 9, образованных чашеобразными смесительными элементами, выполненными выпукло-вогнутыми, например элементами 4 и 7. Смесительные процессы интенсификации при тече-. нии расплава полимера в конвергентнодивергентных каналах 22, образованных расположенными друг над другом чаше- образными смесительными элементами, например элементами 18-21. Одновременно расплав полимера может двигаться через криволинейные каналы 28 и 30 и конвергентно-дивергентные каналы 27 и 29, образованные ребрами 23- 26 на внутренней поверхности 3 корпуса 1 и на валу 2. Сопротивление смесителя можно уменьшить путем выпол-. нения элементов 4, 7, 31, 32 и ребер 12-15 с уменьшающимися от места закрепления до свободного контура размерами. Смесительные элементы чаше-. образной формы и ребра корпуса 1 и вала 2 могут быть наклонены в противоположных направлениях, например элементы 4, 7, ребра 12 и 15. При этом на полимер, движущийся в каналемежду элементами или ребрами, дей,.ствует дисковый эффект Вейссенберга,улучшающий смешение, Дополнительнуюинтенсификацию процесса смешения можно обеспечить путем расположения вшахматном порядке ребер 23-26 на кор;усе 1 и валу 2. В смесителе существенно больших размеров расплав полимера может двигаться через каналы 33,образованные установленными друг наддругом несколькими чашеообразнымисмесительными элементами 31-37. Установкой профильных вкладышей 38 можно предотвратить образование застойных зон и обеспечить необходимую скорость движения полимера между поверхностями корпуса 1 и вала 2 и элементами 19 и 20. Существенно интенсифицирует смешение вращающиеся роторы39, установленные, например, на валу40. Расплав полимера, движущийсячерез каналы, образованные роторами39, корпусом 1 и валом 2, может протекать через сквозные отверстия 41и/или прорези 42, обтекать элементы45 и ребра 46, установленные на поверхностях 43, 44, и двигаться через сквозные отверстия 47 и прорези 48 в теле элементов 45 и ребер 46. Качество сь;ешения Повышается при воздействии на расплав полимера подвижных элементов конструкции. Элементы45 и ребра 46, 49 и 50 и профильныевкладыши 51 могут бьггь установленыподвижно относительно корпуса 1,вала 2 и роторов 39 и соединены систочниками силового воздействия52-56. В качестве источников силовоговоздействия можно использовать меха"нические передачи, гидродинамические,гидрообъемные, пневмоприводы, гидроприводы, термоэлектрические приводыи т.д, Например, профильный вкладыш 51 может быть соединен с источникомсилового воздействия 52 (например,гидроцилиндры) и совершать поступательное движение, возвратно-поступательное движение в процессе смешения, Он может вращаться вокруг собственной оси, вибрировать и т.д. Выбортипа привода обусловлен конкретнымитехнологическими условиями смешения.Элемент 45 может быть установлен подвижно относительно роторов 39 на роликах и вращаться относительно этоговала под действием движущейся. массыполимера, играя роль турбины. Ребро15 ООЬ О Ф УМА М 7 У М Ж И 2 У 2 УФж 1 разнь.е смесительные элементы, ребра,профильные вкладыши установлены подвижно относительно корпуса, вала,роторов и соединены с источником силового воздействия. 18. Смеситель по пп.1-17, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что вал икорпус неподвижно соединены междусобой по меньшей мере оЛним смеси 5тельным элементом.