Смеситель для полимерных материалов

(51)5 ТЕЛЬСТВУ ВТОРСКОМУ С ражен и г.2 и 3 - в остей см ыми кана ктивного одольныи разрез ыполнениесопряесительных элелами; на фиг. 4 -выполнения ция полимерных матер 1 (фиг,1) и последов е в нем смесительны ков 2. 3, 4, 5 с продоль прохода полимера и алов ель- элецми олоГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Киевский политехнический институт им,50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(72) Д,Д,Рябинин, В.И.Сивецкий, С.О.Пристайлов, Д.З.Сидоров и С.В.Сивецкий (56) Авторское свидетельство СССР гч. 897555, кл. В 29 С 47/50, 1980;Автосркое свидетельство СССР В 1214441, кл. В 29 В 7 Й 2, 1984.Авторское свидетельство СССР М 1577980, кл. В 29 В 7/30,.1988.ф 4) СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХМАТЕРИАЛОВ(57) Использование: переработка полимер-. ных материалов при непрерывном смешении йолимер-полимерных композиций, полимеров с различными пигментами, а также высокодисперсными минеральными нае относится к переработке ериалов и может быть иснепрерцвного смешения рных композиций, полимеи пигментами, а также вцыми минеральными в линиях для окрашивания, учения и переработки полалов,ящего изобретения являетффективности смешения,Изобретени полимерных мат пользовано для полимер-полиме ров с различным сокодисперсн наполнителями грануляции, пол имерных материЦелью насто ся повышение э полнителями в линиях для окрашивания грануляции, получения и переработки полимерных материалов, Сущность: по меньшей мере одна полость между смежными дисками снабжена переходным смесительным элементом со сквозными отверстиями и цилиндрической полостью. Продольная ось этой полости расположена под углам к оси смесителя. При этом подвижный смеси- тельный элемент выполнен в виде цилиндра и размещен в цилиндрической полости. Причем смесительные каналы расположены с возможностью соединения с продольными каналами смежных дисков посредством сквозных отверстий переходного смеси- тельного элемента. По меньшей мере на одной из сопряженных поверхностей переходного смесительного элемента и цилиндра могут быть выполнены винтовые каналы. 3 з,п, ф-лы, 4 ил. На фиг.1 изобсмесителя; на фиженных поверхнментов с винтоввариант конструлиндра.Смеситель длсодержит корпусно расположенньменты в виде дисканалами 6 длястями 7 между дисками 2, 3; 4 и 5; Причем полость 7 между смежными дисками 2 и 3 снабжена переходным смесителькым элементом, состоящим из двух частей 8 и 9 со сквозными отверстиями 10, и цилиндри и- ской полостью 11,Последняя образована при соединении обращенных друг к другу вогнутых торцовых поверхностей частей 8 и 9 переходного смесительного элемента, Продольная ось цилиндрической полости 11 расположена под углом к оси смесителя, например, перпендикулярно к ней и располагается в горизонтальной плоскости, В полости 11 размещен подвижный смесительный элемент, выполненный в виде цилиндра 12 со смесительными каналами 13, которые соединены между . собой коллектором 14, Причем смесительные каналы 13 расположены с возможностью соединения с продольньми каналами 6 дисков 2 и 3 посредством сквозных отверстий 10 частей 8 и 9 переходного смесительного элемента.В варианте конструкции противолежащие торцовые поверхности 15 и 16 (Фиг,1) смежных дисков 4 и 5 могут быть выполнены вогнутыми и.образовывать при их соединении циликдрическую полость 17, продольная ось которой располагается под углом к оси смесителя. При этом подвижный цилиндр 1,8 размещен в цилиндрической полости 17, с возможностью непосредственного соединения каналов 19, 20, 21, 22, 23, 24, при его вращении или повороте с продольными каналами 6 дисков 4 и 5. Подвижные цилиндры 12 и 18 соединены с приводами25 и 26 для их вращения или поворота, Навнутренней боковой поверхности 27 (фиг.2) смесительных элементов.и наружной боковой поверхности 28 (фиг,З) подвижного цилиндра 12 могут быть выполнены винтовые каналы 29 и 30 соответственно,Подвижный цилиндр 18 может быть вы. полнен с каналами параллельными оси смесителя 16 и наклонными к ней 20 и 21, которые могут быть выполнены с переменными по длине размерами проходного сечения, например, конфуэорными(фиг.1) входы 31, 32 и выходы 33, 34 которых расположены на боковой поверхности 35 подвижного цилиндра 18 и выполнены соответственно с наибольшими и наименьшими размерами.Каналы 22, 23 и 24 подвижного цилиндра 18 могут быть выполнены с различной длиной (фиг.4). Подвижные цилиндры 12 и 18 (фиг,1) размещены с центральными осями повернутыми относительно друг друга по окружности и их . поперечные сечения располагаются, например, во взаимно перпендикулярных плоскостях,Работа смесителя для полимерных материалов заключается в следующем.Расплав полимера, состоящий из различных компонентов, поступает в продоль кь 1 е каналы 6 диска 2, расположенного вкорпусе 1. Продольные каналы 6 разделяют полимер на большое число струйных потоков, которые двигаются чеоез сквозные отверстия 10 части 8 переходного "О смесительного элемента в направлении подвижного цилиндра 12, размещенного в цилиндрической полости 11. Подвижный цилиндр 12 вращается (или поворачиваясь) с помощью привода 26 непрерывно изменя ет положение своих смесителькых каналов13, которые запитываются полимером из неподвижных сквознь 1 х отверстий 10 части 8 переходного смесительного элемента и обеспечивает непрерывное изменение на правления движения полимера, движущегося в каналы 13, При переходе полимера иа сквозных отверстий 10 в смесительные каналы 13 происходит формирование элементарных порций полимера, интенсивный сдвиг полимера и его срез при полном перекрытии сквозных отверстий 10 и их рассоединении со смесительными каналами 13, В смесительные каналы 13 поступают элементарные порции полимера из различных ЗО сквозных отверстий 10, При этом обеспечивается образование большого количества поверхностей раздела и интенсифицируется распределение поверхностей контакта, что повышает эффективность смешения, 35 Эффективность смешения повышается также из-за того, что сквозные отверстия 10 имеют различную длину и полимер движется в них с различной скоростью, Струйные потоки полимера пульсируют, так как проис ходит кратковременное полное перекрытиесквозных отверстий 10 и затем их полное открытие. Смесительные каналы 13 могут соединяться и рассоединяться со сквозными отверстиями 10 все одновременно (как 45 показано на Фиг.1). Изменится расстояниемежду смесительными каналами 13 (можно обеспечить неодновременное их соединение и рассоединение). При этом всегда по меньшей мере один смесительный канал 13 50 будет соединен со сквозным отверстием 10(не показано). Из смесительных каналов 13, соединяющихся со сквозными отверстиями 10 части 8 переходного смесительного элемента, струйные потоки полимера доступа ют в коллектор 14, в котором при смешениипотоков происходит их дополнительное перемешивание и релаксация напряжений в полимере. Из коллектора 14 полимер, разделяясь на отделькые потоки смесительными каналами 13, поступает в сквозныеотверстия 10 части 9 переходного смеси- тельного элемента. При переходе из каналов 13 в отверстия 10 полимер подвергается интенсивному сдвигу и срезу и в виде элементарных порций из различных каналов 13 5 сливается в отверстия 10, Происходитдальнейшее повышение эффективности смешения. Из сквозных отверстий 10 расплав полимера поступает в продольные каналы 6 диска 3 и из них в полость 7 между дисками 10 4 и 3. Движение струйных потоков и их слияние приводит к дальнейшему перемешиванию полимера и усреднению ингредиентов в объеме смеси. Из полости 7 расплав полимера поступает в продольные каналы 6 ди скэ 4 и снова разделяется на большое число струйных потоков, обеспечивающих обра-. зование новых поверхностей раздела. Затем потоки полимера из продольныхканалов 6 поступают в каналы 19, 20, 21, 22, 20 23, 24, которые соединяются с каналами 6 при вращении или поворотах подвижного цилиндра 18, размещенного в цилиндрической полости 17 между торцовыми поверхностями 15 и 16 смежных дисков 4 и 5, 25 Подвижный цилиндр 18 приводится в движение приводом 25. Также как и в случае подвижного цилиндра 12 происходят процесСы непрерывного перераспределения потоков полимера, изменения скорости и 30 направления их движения, пульсации расплава, формирование микропорций полимера, сдвиг расплава и срез его порций. Кроме того, каналы 20 и 21 выполнены пересекающимися и с переменными по длине 35 размерами и имеют входы 31 и 32 и 35 подвижного цилиндра 18. Причем входы 31 и 32 и выходы 33 и 34 выполнены соответственНо с наибольшими и наименьшими размерми и обеспечивают образование 40 конфузорных и диффузорных потоков полимера. На фиг.1 показано, что расплав полимера двигается в конфуэорных каналах 20 и 21, причем и входы 31 и 32 соединены с проольными каналами 6 диска 4, а выходы 45 33 и 34 с продольными каналами 6 диска 5При вращении подвижного цилиндра 18 происходит преобразование конфузорных каналов 20 и 21 в диффузорные. При этом повороте каналов входы 31 и 32 меняются 50 местами с выходами 33 и 34. Изменяется и их функциональное назначение, т.е, входы становятся выходами и наоборот, При этом ив-зэ изменения сопротивления каналов и смены направления и скорости движения в 55 них развиваются микропульсации расплава. Конфузорно-диффузорные потоки в сочетании с микропульсациями, возбуждаемыми их чередованием, и пульса- .циями от их периодического полного перекрытия и открытия существенно повышают эффективность смешения полимера. Для повышения эффективности смешения могут быть использованы не только внутренние каналы подвижных цилиндров, но и каналы выполненные на их боковых поверхностях сопрягающихся с поверхностями цилиндрических полостей.Так происходит повышение эффективности смешения полимера, который одновременно двигается поперек смесителя в винтовых каналах, образованных еинтовыми нарезками 29 и 30 противоположного направления, выполненными на сопрягающихся поверхностях 27 и 28 цилиндрической полости 11 и подвижного цилиндра 12 и в соевом направлении через смесительные каналы 13, выполненные в теле подвижного цилиНдра 12 и сквозные отверстия 10. В таком варианте конструкции кроме смешения с помощью каналов 13 и отверстий 10, расплав полимера интенсивно перемешивается при сдвиге, слиянии и разделении каналов винтовых нарезок 29 и 30 противоположного направления. Кроме того, происходит обмен элементарными порциями полимера между каналами винтовых нарезок 29 и 30, каналами 13 подвижных цилиндров и сквозными отверстиями 10 частей 8 и 9 переходного смесительного элемента.При работе смесителя с повернутыми относительно друг друга по окружности, например на 90 О, подвижными цилиндрами 12 и 18 упорядоченное распределение полимера последовательно происходит в разнонаправленных (в данном случае в двух взаимно перпендикулярных) (в данном случае в двух взаимно перпендикулярных) плоскостях, Кроме того, при переходе полимера от подвижных цилиндров к дискам и наоборот происходит последовательное сжатие и расширение потоков, что непрерывно изменяет скорости их движения и способствует массопереносу по всему объему смесительной камеры.Таким образом, данная конструкция смесителя для полимерных материалов позволяет осуществить усреднение ингредиентов путем увеличения поверхности раздела полимера и интенсификации распределения поверхностей контакта, происходящих в результате процессов непрерывного перераспределения потоков полимера, изменяя скорости и направления их движения, пульсаций расплава, интенсивного сдвига и среза полимера при формировании достаточно малых для эффективного смешения микропорций полимера, смены преимущественных нэправ1801749 20 лений перераспределения полимера подлине смесителя. ф ар мула изобретен и я 1. Смеситель для полимерных материалов, содержащий корпус и последовательно расположенные в нем смесительные элементы в виде дисков с продольными каналами для прохода полимера и полостями между дисками, причем по меньшей мере в одной полости размещен один подвижный .смесительный элемент со смесительными каналами, соединенный с приводом, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности смешения, по меньшей мере одна полость между смежными дисками снабжена переходным смесительным элементом со сквозными отверстиями и цилиндрической полостью, продольная ось которой расположена под углом к оси смесителя, при этом подвижный смесительный элемент выполнен в виде цилиндра и размещен в цилиндрической полости, причем смесительные каналы расположены с . возможностью соединения с продольными 5 каналами смежных дисков посредствомсквозных отверстий переходного смеси- тельного элемента.2. Смеситель по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я, тем, что по меньшей мере на одной из 10 сопряженных поверхностей переходногосмесительного элемента и цилиндра выполнены винтовые каналы.3. Смеситель по пп.1 и 2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что по меньшей мере один 15 смесительный канал цилиндра выполнен подлине с переменными размерами проходного сечения,4. Смеситель по пп.1 - 3, о т л и ч а ющ и й с я тем, что по меньшей мере два 20 цилиндра размещены с центральными осями, повернутыми относительно одна другой по окружности..1 801749 ий оставитель П.Ливенцоваехред М,Моргентал Корректор З,Сал Редактор роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 818 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5