Смеситель для полимерных материалов

(51)5 В 29 В 7/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Киевский политехнический институт им,50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(54) СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ПОЛИМЕРНЬ МАТЕРИАЛОВ(57) Использование: смешение полимерполимерных композиций, полимеров с различными пигментами, а такжевысокодисперсными минеральными наполнителями в линиях для окрашивания, грануляции, получения и переработкиполимерных материалов в смесителях повы-шенной эффективности. Сущность: размеИзобретение относится к переработке полимерных материалов и может быть использовано для негрерывь ого смешения полимер-полимерных композиций, полимеров с различными пигментами, а также высокодисперсными минеральными наполнителями в линиях для окрашивания, грануляции, получения и переработки полимерных материалов.Известен смеситель для полимерных материалов, содержащий полый цилиндрический статор и цилиндрический ротор, установленный с возможностью вращения щение конфузорных и диффузорных участков эа выходом из углублений и перед входом в них. Смеситель содержит полый цилиндрический статор и цилиндрический ротор. Ротор смонтирован с возможностью вращения внутри статора. На контактирующих поверхностях ротора и статора выполнены углубления, Конфуэорные и диффузорные участки могут быть соединены с углублениями посредством переходных каналов. Переходные каналы, конфузорные и диффузорные участки могут быть соединены между собой посредством обводных каналов. При переработке полимера смеситель позволяет увеличить поверхность раздела и интенсифицировать ф распределение поверхностей контакта в смеси путем разделения потока на струи, их М пересечения, слияния и разделения за счет интенсивного сдвига, среза и переворачивания полимера, конфузорно-диффузорных движений, ускорения и замедления потока в осевом и окружном направлениях. 6 з.п.флы, 1 ил.4 внутри статора, причем на контактирующих поверхностях ротора и статора выполнено несколько параллельно идущих по окружности рядов углублений, расположенных так, что углубления соседних рядов на поверхностях ротора и статора смещены по окружности, а ряды углубления на роторе и статоре взаимно смещены в осевом направлении. Недостатком данной конструкции являтся недостаточно эффективное смешение. В ней не предусмотрена возможность повышения эффективности смешения путем уве40 45 50 55 личения поверхности раздела и интенсификации.распределения поверхностей контакта в смеси на входе и выходе полимеров из углублений.Наиболее близким к предлагаемому является смеситель для полимерных материалов, содержащий полый цилиндрический статор и цилиндрический ротор, смонтированный с возможностью вращения внутри статора, причем на контактирующих поверхностях ротора и статора выполнены углубления с конфузорными и диффузорными участками.Недостатком известной конструкции является недостаточно эффективное смешение из-за того, что конфузорные и диффузорные участки, разделяющие поток полимера, размещены в пределах углублений и, следовательно, воэможность разделения полимера зависит от размеров углубления и ограничена ими. Отсутствует возможность увеличения поверхности раздела и интенсификации распределения поверхностей контакта в смеси с помощью элементов конструкции, расположенных вне углублений,Целью изобретения является повышение эффективности смешения материалов.Поставленная цель достигается тем, что в конструкции смесителя для полимерных материалов, содержащей полый цилиндрлческий статор и цилиндрический ротор, смонтированный с возможностью вращения внутри статора, причем на контактирующих поверхностях ротора и статора выполнены углубления и конфузорные и диффузорные участки, конфузорные и диффузорные участки размещены соответственно за выходом из углублений и перед входом в них,Конфузорные и диффузорные участки соединены по меньшей мере с одним углублением посредством переходных каналов, выполненных на контактирующих поверхностях статора и ротора.Конфузорные и диффузорные участки по меньшей мере одного углубления соединены между собой посредством обводных каналов, выполненных на контактирующих поверхностях статора и ротора.По меньшей мере два переходных канала соединены между собой посредством обводных каналов.При этом у одного углубления по меньшей мере один переходный канал соединен с конфузорными и диффузорными участками с помощью по меньшей мере одного обводного канала,По меньшей мере один переходной канал соединен по меньшей мере одним об 5 10 15 20 25 30 35 водным каналом с конфузорными и диффузорными участками по меньшей мере двух углублений,Углубления ротора и статора по высоте могут быть выполнены из двух частей, одна из которых размещена на контактирующих поверхностях ротора и статора, а другая образует внутреннюю часть углублений, причем размещенные на контактирующих поверхностях ротора и статора части углублений выполнены ромбической формы и образованы соединением конфузорных и диффузорных участков.На чертеже схематически изображен предлагаемый смеситель.Смеситель для полимерных материалов содержит полый цилиндрический статор 1 и цилиндрический ротор 2, вращающийся внутри статора 1, причем на контактирующих поверхностях 3 и 4 соответственно статора 1 и ротора 2 выполнены углубления 5 и 6 с конфузорными и диффузорными участками 7 - 29, размещенными за выходом из углублений 5 и 6 и перед входом в них с образованием каналов для течения полимера. Конфузорные и диффузорные участки могут быть непосредственно соединены с углублениями. Например, диффузорный участок 8 и конфузорный участок 9 могут быть непосредственно соединены с углублением 6 ротора 2. Конфузорные и диффузорные участки могут быть соединены с углублениями переходными каналами 30- 35. Переходные каналы, конфузорные и диффузорные участки могут быть соединены между собой с помощью обводных каналов 36-42. Например, переходной канал 30 одного углубления соединен с конфуэорным каналом 10 того же углубления непосредственно и с диффузорным каналом 8 другого углубления обводным каналом 37. Переходной канал 34 соединен непосредственно с диффузорным каналом 21 и обводным каналом 40 - с конфузорным каналом 20 одного и того же углубления. Кроме того, переходной канал 30 соединен вторым обводным каналом 38 с конфузорным участком 17 третьего углубления, а переходной канал 34 соединен вторым обводным каналом 41 с диффузорным каналом 18 второго углубления. Углубления ротора 2 и статора 1 по высоте могут быть выполнены из двух частей 43 и 44, одна из которых 43 размещена на контактирующих поверхностях 3 и 4 ротора 2 и статора 1, а другая 44 образует внутреннюю часть углублений в телах ротора 2 и статора 1, причем размещенные на контактирую 1 цих поверхностях 3 и 4 части 43 углублений выполнены ромбической формы и образованы при непосредствен1729767ном соединении конфузорных 12 и иффзорных 11 участков.д ффу- диффузорн ые участки, ориентирова н н ыепоперек потока, например, 13,14,16,25 и 27.абота смесителя для полимерных ма- Участк 24 26териалов заключается в следующем.и и увеличивают ско рость двиРасплавжения струй полимера в осевом направлеличных компонентов, поступает между конувеличения числа частк васплав полимера, состоящий из раз нии из-за уветактирующими поверхностями 3 и 4 н . Пн- уменьшения площади их прохо ного с чи ния. олимер может ускоряться или замедвращающегося ротора 2 и неподвижного ляться только, нап имелько, например, со стороны входа6 стато а 1 инии углу лений и или выхода из,углублений, двигаясь на участатора 1 и ротора 2 расплав полимера 10 стках 7, 10,13,15 ит.д. П и эт мпротекает по длине смесителя из углубле- ся эуглу ле- ся эффективность массопереноса иний в углу ления и наоборот, разделяясь усреднений в значительно больших обьемахна большое число элементарных струй, ко- композиции,торые пересекаются друг с другом сливаясь Вв углублениях и вновь разделяясь на выхо е 15варианте конст к ии ару ц р сплав полизних.П ивыходе имера может двигаться через углубления,из них. Ри слиянии происходит релаксация конфузорные и дифф зо ные чанапряжений в расплаве полимера. В и опро- диненные между собой переходными канацессе движения полимер испытывает ин- лами 30 - 35. Птенсивные сдвиговые деформации сри этом эффективнрез и смешения повышается из-за того, что вели - фф ивностьпереворачивание. Все этоповышаетэффек чивается числ, что увелитивность смешения.т ек- чивается число перестроений потоков иПония. дальность переноса элементарных массо сравнению с известными устройст- полимер бвами происходит увеличение числа струйра, что о уславливает вы авнивр р аниеных потоков, так как конконцентрации компонентов во всем объемефузорные и смеси, Переходные каналы могут быть выдиффузорные учасгки располагаются за 25 полнени ер делами углублений 5 и 6, что позволяет зор 31полнены профильными, наприме конувеличить их число (при сохранении тех ж бзорными или диффузо ными 3ффу Р 35, иразмеров, что и в прототипе) по сравнению,х же о разовывать с конфузорными и ид ффузорс их размещением в углублениях из-эными участками, наприме 17 и 18Р , системыличения площади поверхностей ротс а и 30- а уве- конфузорно-дифф зо ныхффу р каналов, улучшан стеи ротора и 30 ющих смешение из-за развития поперечныхстатора, на которых они располагаются на- перемещр мещении полимера.пример участки 22 и 23. Из-за того, что кон- онфузорный участок 9 и дифф зо ныйфузорные идиффузорные участки вынесе ны участок могут быть соединены межза пределы углублений увеличиваются раз- бмеры углублений, а следовательно 3 35ой обводным каналом 36. П и этр ом часть, зоны расплава полимера переносится че ез ксмешения в них, что интенсифицирует процессы среза и переворачивания полимера инал непосредственно с 8 на 9 часток адругая часть движется через углубление 6,улучшает смешение, Появляется возмож- П и этом о новри этом одновременно на процесс смешещ ственного увеличения длины ния положительно влияют два акто а; иконфузорных и диффузорных участков и .40 реворачивание и срез части полиме а впереноса элементарных масс полиме- гл блении ира вра движущ1ущихся в них на значительныеуглу лении и ускоренный перенос частирасстояния. ак, например, ди зо. Тполимера с его поперечным вводом на учаффу р- сток 9. Учитывая то, что движение полимераные и конфузорные участки 8,10111920211718 я не о,1,28,29,25,27,24,26 и 45 начинается не от,д. располагаются меж гя не одновременно, интенсивя между углублениями со- . ность указанных процессов неп е ывседнего ряда, что при движении полимерав непрерывно изи роцессе смещения обеспечива т бв меняется, Пооче е но.п вр д . Ро алирует влияниепечивает ез пе- то одного, то другого фактора.рехода из углубления в углубление) его пе- Рренос на расстоянии, превышающие лин 5асплав полиме а можетР двигаться вбщие длину 50 варианте конструкци через обводные канауглу ления на сумму длин конфузо ного ифу р лы 42, соединяющие переходные каналы 31диффуэорного участков. Как известно такие 35, Пперестроения потока улучшают смешение. ьи, ри этом интенсифи и ютф ц Ру ся процесВсмешение. сы смешения в укаэанных переходных каназависимости от длины, числа и ориентации конфузо ных и илах одного углубления, Поперечные потоки,рных и диффузорных участков 55 улучшающие смещение, усиливаются п иможно организовать зоны ускоренного и защение, усиливаются присоединении обводным каналом 39 пе ехомедленного движения полимера в осевом и ных каналов 32 и 33.окружном направлениях, Увеличение скоро- Пстеи поперечных потоков в окружном на- канал 30 может о нов ери движении полимера пе ехо нойР дб ч:вают кон узорные и непосредственно с конфузорным каналом1729767 55 10 одного углубления 6 и обводными каналами 37 и 38 и диффузорным участком 8 и конфузорным участком 17 других углублений. Переходной канал 34 аналогичным образом соединяется обводными каналами 40 и 41 с конфузорным участком 20 и диффузорным участком 18. При этом существенно увеличивает объем материала, участвующего в образовании микропотоков, число их перестроений и слияний, что существенно улучшает эффективность смешения.При движении расплава полимера в углублениях, состоящих из двух частей 43 и 44, повышение эффективности смешения объясняется следующим. В этом случае ромбическая часть 43 достаточно велика по сравнению с внутренней частью углублений 44, чтобы при движении расплава полимера обеспечить на диффузорном участке 11 формирование профиля скоростей, характерного для плоского диффузорного прямолинейного потока, При движении полимера в области внутренней части 44 углублений часть полимера движется в углубление, замедляя скорость, а другая часть полимера продолжает двигаться прямолинейно, ускоряясь на конфузорном участке 12 части 43. При выходе полимера из внутренней части 44 углублений происходит его слияние с прямолинейным ускоренным потоком части 43 и его деформация в условиях продольного растяжения и поперечного сжатия расплава полимера,Данная конструкция смесителя для полимерных материалов позволяет осуществить увеличение поверхности раздела и интенсифицировать распределение поверхностей контакта в смеси путем разделения потока на струи, их пересечения, слияния и разделения потока в условиях его перестроений, интенсивного сдвига, среза и переворачивания полимера, конфузорно-диффузорных движений, ускорения и замедления потока в осевом и окружном направлениях, При этом повышается эффективность смешения.Формула изобретения 1. Смеситель для полимерных материалов, содержащий полый цилиндрический статор и цилиндрический ротор, смонтированный с возможностью вращения внутристатора, причем на контактирующих поверхностях ротора и статора выполнены уг 5 лубления и конфузорные и диффузорныеучастки, отличающийся тем,что,сцелью повышения эффективности смешения материалов, конфузорные и диффузорные участки размещены за пределами10 углублений.2. Смесительпоп,1,отличающийсятем, нто конузорные и диффузорные учзстки соединены по меньшей мере с одним15 углублением посредством переходных каналов, выполненных на контактирующихповерхностя статора и ротора,3. Смесиель по пп.1 и 2, о т л и ч а ющ и й с я те, что конфузорные и диффузор 20 ные участки о меньшей мере одного углубления.соединены между собой посредствомобводных каналов, выполненных на контактирующих поверхностях статора и ротора.4. Смеситель по п.З, о т л и ч а ю щ и й -25 с я тем, что по меньшей мере два переходных канала соединены между собой посредством обводных каналов,5. Смеситель по пп.З и 4, о т л и ч а ющ и й с я тем, что у одного углубления по30 меньшей мере один переходный канал соединен с конфузорным и диффузорным участками посредством по меньшей мереодного обводного канала.6. Смеситель по пп, 3 - 5, о т л и ч а ю 35 щ и й с я тем, что по меньшей мере одинпереходный канал соединен по меньшеймере одним обводным каналом с конфузорными и диффузорными участками по меньшей мере двух углублений.40 7. Смеситель по пп. 1 - 4, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что углубления ротора и статора повысоте выполнены из двух частей, одна изкоторых размещена на контактирующих поверхностях ротора и статора, причем разме 45 щенные на контактирующих поверхностяхротора и статора части углублений выполнены ромбической формы и образованы соединением конфузорных и диффузорныхучастков.501729767 5 Составитель Л. ЛивенцоваТехред М,Моргентал Корректор М. Максимиши едактор зоренко Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гага каз 1470 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5