Аппарат для обработки полимерных материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 29 В 710,В 01 Р 72 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СКО А ИДЕТЕЛ ЬСТВ Изобрет машиностро для обрабо может найт щения раст ингредиент творов. ение относиению, а имтки полимери применениворов синтетами нагрева ся к хим нно к ап ых мате в проце ческих к охлажде ическому паратам иалов и сах смеучуков с ния расбработки полймеращий цилиндричея теплоносителя и ода перерабатыаавленный,концентозаходной, с углом канавкой углового иной, направленИзвестен аппаратдля оных материалов, содержский корпус с рубашкой длштуцерами для ввода и вывемого материала, и устанорично корпусу ротор с мноподъема 15 - 90 винтовойпрофиля с усеченной верш ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-производственное объединение химического машиностроения "Ленниихиммаш" и Всесоюзный научно-исследовательский институт синтетических каучуков (72) В.Н. Саракуз, Г,М. Тиманьков, Г,М. Хвостик, З,В. Белоиз, Ю.А. Курицин, А,В. Тиме, О,В. Доманский, Л.ф. Алимов, Б.И. Пантух, В.Д, Сурков, В,А, Андреев и Н.В, Кошкина (53) 678,053.3 (088.8)(56) Авторское свидетельство СССР М 897557, кл. В 29 В 7/10, В 01 Р 7/24, 1979,Авторское свидетельство СССР М 1634368, кл. В 29 В 7/10, В 01 Р 7/24, , 1989. 54) АППАРАТ ДЛ Я О Б РАБОТКИ ПОЛ ИМНЫХ МАТЕРИАЛОВ(57) Использование: интенсивное перемешивание высоковязких и.маловязких полимерных материалов в химическом машиностроении, Процессы смешения растворов синтетических каучуков с ингредиентами, нагрев и охлаждение растворов, Сущность изобретения: в корпусе аппарата, снабженном рубашкой для теплоносителя, установлен ротор. На роторе выполнены винтовые наклонные канавки. В поперечном сечении каждая канавка имеет угловой профиль с усеченной вершиной со стороны центра ротора и одной из сторон, расположенной радиально, Канавки и разделяющие их зубья выполнены зигзагообразными, состоящими из участков длиной В =(0,1 - 0,3) б, расположенными поочередно с углом подъема винтовойлинии канавок а = а -(5-15), где Ь - длина участка канавки, б - диаметр ротора, а - средний угол подъема винтовой .линии канавки, 4 ил., 1 табл. ной к центру ротора, с одной из сторон профиля канавки, расположенной радиально.Благодаря данному профилю винтовой канавки достигается контур циркуляции, близкий к оптимальному, обеспечивающий возможность обработки материалов в широком диапазоне вязкостей, Однако, в данном аппарате наблюдается недостаточная интенсивность смещения и теплообмена в случае перемешивания жидкостей с различными вязкостями.Ближайшим по технической сущности к предлагаемому решению является аппарат для обработки полимерных материалов, содержащий цилиндрический корпус со штуцерами для ввода и вывода перерабатываемого5 10 35 40 45 а =а+ (5 - 15),где Ь - длина участка винтовой канавки, м;б - диаметр ротора, м;а - средний угол подъема винтовой линии канавки;а - угол подъема участка винтовой канавки,На фиг,1 изображен аппарат, общий, 55вид; на фиг,2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3- узел на фиг,1; на фиг.4 - развертка винтовой линии,материала и концентрично смонтированный в корпусе ротор с многозаходной винтовой канавкой, имеющей угловой профиль в поперечном сечении с усеченной и направленной к центру ротора вершиной и с расположенной радиально одной из сторон профиля канавки, причем винтовая канавка по длине выполнена переменной ширины, определяемой по заданному соотношению.Описанный аппарат позволяет интенсифицировать процессы тепло- и массообмена в высоковязких полимерных растворах и расплавах. Однако он недостаточно эффективен при перемешивании высоковязких растворов с маловязкими жидкостями, например раствора полиизопрена в изопентане с вязкостью 100 пуаз с раствором антиоксидантов в толуоле с вязкостью несколько сантипауз.Это можно объяснить тем, что при переменной ширине канавки нарушается конфигурация оптимального ее профиля и контура циркуляции жидкости в канавке, а также тем, что маловязкая жидкость образует ядро потока в центре сечения винтовой канавки, где скорость сдвига вследствие циркуляционного течения минимальна.Цель изобретения - интенсификация перемешивания высоковязких полимерных материалов с маловязкими материалами.Поставленная цель достигается тем, что в известном аппарате, содержащем цилиндрический корпус с рубашкой для теплоносителя и со штуцерами для ввода и вывода перерабатываемого материала и установленный концентрично корпусу ротор с многозаходной наклонной нарезкой, образующей винтовые канавки углового профиля с усеченной вершиной, направленной к центру ротора, с одной из сторон профиля каждой канавки, расположенной радиально, винтовые канавки и разделяющие их зубья по длине выполнены зигзагообразными, состоящими из участков длиной Ь =(0,1 - 0,3) б, расположенными поочередно с углом подъема винтовой линии канавок 20 25 30 Аппарат для обработки полимерных материалов (фиг.1) содержит цилиндрический корпус 1 с рубашкой 2 для теплоносителя, установленный концентрично корпусу 1 ротор 3, штуцеры 4 - б соответственно для подвода высоковязкого полимерного материала, маловязкого материала и вывода перерабатываемого материала,Ротор 3 имеет многозаходную наклонную винтовую канавку 7 с углом й подъема винтовой линии в пределах 15-90, например равным 75. Винтовая канавка 7, ограниченная зубьями 8, выполнена с угловым профилем в поперечном сечении, имеющим направленную к центру ротора 3 усеченную вершину. Величина угла в вешине выбрана, например, равной 30. Сторона профиля винтовой канавки 7 направлена радиально (фиг.2). Винтовая канавка 7 и зуб между канавками выполнены зигзагообразными, состоящими из участков Ь длиной (0,1 - 0,3)б, (б - диаметр ротора), которые поочередно расположены с углом подъема а винтовой линии канавки а =а + (5 - 15)(фиг.3 и 4).Аппарат работает следующим образом, Вязкий полимерный материал через штуцер 4, а маловязкий материал - через штуцер 5 подаются в корпус 1, попадают в винтовые канавки 7 ротора 3, где происходит перемешивание и принудительная подача смеси к штуцеру б для вывода материала.Благодаря предложенному выполнению винтовой канавки 7 полимерный материал, двигаясь вдоль канавки 7, многократно изменяет направление течения. При этом находящийся в центре винтовой канавки 7 маловязкий материал, двигаясь по инерции, попадает из центра канавки 7, где скорость сдвигового течения минимальна, в переферийные области, где подхватывается циркуляционным течением Куэтта-Пуазейля и, под действием больших сдвиговых деформаций, интенсивно перемешивается с вязким полимерным материалом,В таблице приведены результаты испытаний аппарата предложенной конструкции при перемешивании 10 мас,% раствора эпихлоргидринового каучука с 15 мас.% раствором агидола-антиоксиданта,Из данных таблицы видно, что проведение процесса перемешивания заданных компонентов в предложенном аппарате при значениях длины зигзагообразных участков винтовой канавки 7 и углов подъема участков винтовой канавки 7, находящихся в предлагаемых пределах, приводит, по сравнению с прототипом, к снижению отклоне1742076 ния содержания антиоксидантов в смеси на выходе из аппарата от среднего значения примернона 50 ф 4. Следовательно,выполнение винтовой канавки 7 ротора 3 аппарата зигзагообразной, состоящей из участкоа длиной Ь = (0,1-0,3) б, расположенных поочередно с углом подъема винтовой линии канавки а(5 - 15) обеспечивает повышение эффективности перемешивания высоковязкого раствора эпихлоргидринового каучука с маловязким раствором антиоксидантов по сравнению с прототипом в 2 раза. Проведение процесса перешивЭния раствора эпихлоргидринового каучука с раствором антиоксиданта в предложенном аппарате при выполнении длины зигзагообразных участков винтовой канавки 7 и углов подъема участков, выходящих за предлагаемые пределы показывает, что при этом отклонение содержания антиоксидантов в смеси от среднего значения не уменьшается, следовательно увеличения эффективности перемешивания не происходит.Таким образом, данное решение позволяет интенсивно перемешивать высоковязкие и маловязкие полимерные материалы Ха акте истика аппа ата Аппарат Отклонение содержания антиоксиданта в смеси от среднегозначения. % Диаметр ротора, мм Отклонеие от среднего угла подьема винтовой канавки,градус Угол подьема винтовой линии,градус Длина пря- молинейного участка винтовой канавки, мм Известный 75 400То же Предлагаемый То же4 ОО То же Предлагаемое То жепри снижении расхода, например, антиоксидантов в среднем на 1,9,Формула изобретенияАппарат для обработки полимерных материалов, содержащий цилиндрический5 корпус с рубашкой для теплоносителя и соштуцерами для ввода и вывода перерабатываемого материала и установленный концентрично корпусу ротор с многозаходнойнаклонной винтовой нарезкой, образующей10 канавки углового профиля в поперечном сечении с усеченной вершиной, направленнойк центру ротора, и с одной из сторон профиля каждой канавки, расположенной радиально,отличающийся тем,что,сцелью15 интенсификации процесса перемешиваниявысоковязких полимерных материалов с маловязкими материалами, винтовые канавкии разделяющие их зубья по длине выполнены зигзагообразными, состоящими из уча 20 стков длиной Ь = (0,1 - 0,3)б, где б - диаметрротора, расположенными поочередно с углом подъема винтовой линии канавока =а. (5 - 15),а - средний угол подъема винтовой линииканавки.10 1742076 25 30 35 40 50 Составитель Л,КольцоваТехред М.Моргентал Корректор В.Гирняк Редактор Н.Химчук Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород,.ул. Гагарина, 101 Заказ 2249 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5