Смеситель для полимерных материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК РЕТЕНИЯ ТЕЛ Ь.С К РСКОМУ С АИэобретеполимерныхпользовано дполимер-поливысокодиспеполнителямигрануляцйи,лимерных мат ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Киевский политехнический институт . им. 50-летия Великой Октябрьской социали.стической революции(72) Д.Д,Рябинин, В.И,Сивецкий, С.О.При, стайлов, Д.Э.Сидоров и С.В.Сивецкий (56) Авторское свидетельство СССР М 1577982, кл, 8 29 В 7/44, 1988.(54) СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ М ТЕРИАЛОВ(57) Использование: переработка полимер-.ных материалов при непрерывном смеши. вании полимерных композиций, а также высокодисперсными минеральными наполнителями в линиях для окрашивания, грануляции, получения и переработки пол, имерных материалов. Сущность: смеситель снабжен зубчатыми дисками со сквозными отверстиями для прохода расправа полимение относится к переработке материалов и может быть исля непрерывного смешения мерных композиций, а также рсными минеральными нав линиях для окрашивания, получения и переработки поериалов,Целью настоящего изобретения является повышение эффективности смешения.На фиг, 1 показано продольное сечениесмесителя; на фиг. 2 - поперечный разрез смесителя.Смеситель для полимерных материалов(Фиг, 1) содержит корпус 1, размещенный ввеести 2 корпуса 1 с возможностью враще це.Жао 1821380 А 1(я)5 В 29 В 7/38, 7/48 ра, По меньшей мере один неподвижный диск выполнен с кольцевой полостью. По меньшей мере один подвижный диск выполнен с кольцевым вырезом, При этом в кольцевой полости размещен по меньшей мере. один зубчатый диск, соединенный с неподвижным диском посредством осей и установленный с возможностью вращения посредством зубчатой передачи с зубчатыми венцами, выполненными на поверхности вала. Причем в кольцевом вырезе размещен по меньшей мере один зубчатый диск, соединенный с подвижным диском посредством осей и установленный с воэможностью вращения посредством зубчатой передачи с зубчатыми венцами, выполненными на внутренней поверхности корпуса, Смеси- тель может быть снабжен центральным зубчатым диском, дополнительными зубчатыми дисками со сквозными отверстиями и перегородками со сквозными каналами. 2 э.п. ф-лы. 2 йл,ния вал 3, закрепленные на корпусе 1 с образованием между ними зазоров 4 и 5 неподвижные диски 6 и 7 и 8 и расположенные в зазорах 4 и 5 подвижные диски 9 и 10, установленные на валу 3. Корпус 1 может быть выполнен иэ секций 11 для облегчения сборки. Неподвижные диски 7 и 8 и подвижные диски 9 и 10 могут быть выполнены иэ двух частей для облегчения сборки. В теле неподвижных дисков 7 и 8 выполнены кольцевые полости 12, 13 и 14 а в теле подвижных дисков 9 и 10 - кольцевые вырезы 15, 16, 17, 18, 19, 20 и 21 (фиг, 1, 2), Смеситель снабжен также зубчатыми дисками 22, 23, 24, 25. 26, 27, 28 и 29, центральным зубчагым диском 30 и дополнительными зубчатыми дисками 31 и 32.Зубья дисков 22-32 указаны позицией33. Диски 6, 7, 8, 9, 10, 22, 23, 24, 25, 26, 28, 29, 30, 31 и 32 выполнены со сквозными отверстиями 35 для прохода расплава полимера. Зубчатые диски 22, 23, 24, 25,.26, 27, 5 28 и 29 и дополнительные зубча ые диски 31 и 32 установлены на осях 34 с возможностью вращения относительно неподвижных , дисков 7 и 8 и подвижйыхдисков 9 и 10. Навнутренней поверхности корпуса 1 выпол- "0 нены зубчатые венцы 36 и 37, а на поверхности вала 3 - зубчатые венцы 38 и 39, При ,этом в кольцевых полостях 12, 13 и 14 размещены зубчатые диски 22, 23, 24 и 25, соединенные с неподвижными дисками 7 и 8 15 посредством осей 34 с образованием зубчатой передачи с зубчатыми венцами 38 и 39, а в кольцевых вырезах 15, 16; 17 и 18 - зубчатые диски 27, 28, 29 и 30, соединенные с подвижными дисками 9 и 10 посредством 20 осей 34 с образованием зубчатой передачи с зубчатыми венцами 36 и 37. Центральный зубчатый диск 30 размещен коаксиально валу 3 на втулке 40, установленной в кольцевом вйрезе 21 подвижного диска 10. 25 Дополнительные зубчатые диски 31 и 32 размещены в кольцевых полостях 19 и 20 подвижного диска 10 соединены с ним посредством осей 34, причем диаметр дополнигельных дисков ЗО и.31. выбран меньше ЗО диаметра зубчатых дисков 28 и 29.Центральный зубчатый диск 30 размещен с образованием зубчатой передачи с, зубчатыми дисками 28 и 29 и дополнительными зубчатыми дисками ЗО и 31, 35Смеситель снабжен также перегородками 41, 42, 43 и 44 со сквозными каналами 45 для прохода расплава полимера, размещенными в кольцевых полостях 12, 13 и 14 (на чертеже не показано) и кольцевых вырезах 40 15, 16, 17 и 18 между смежными зубчатымии дОполнительными зубчатыми дисками.Сквозные каналы 45 расположены с возможностью их сообщения со сквозными отверстиями 35 дисков 7, 8, 9 и 10, 45Работа смесителя для полимерных материалов заключается в следующем.Расплав полимера, состоящий из различных компонентов поступает в полость 2 корпуса 1 фиг. 1. Затем расплав полимера 50 проходит через сквозные отверстия 35 диска 6, разделяясь на большое количество струйных петоков, что увеличивает поверхность раздела массы полимера, Из сквозных отверстий 35 диска 6 полимера 55 поступаетв зазор 4, в котором на валу 3 вращается диск 9 со сквозными отверстия, ми 35 и вырезами 15 и 16, При вращениидиска 9 вращающихся на осях 34 диски 26 и 27 под действием зубчатой передачи, образованной их зубьями 33 и зубчатым венцом 38 корпуса 1. Диаметр дисков 26 и 27 неодинаков и они вращаются с различной частотой вращения в направлении, противоположном направлению вращения диска 19, При вращении дисков 26 и 27 происходит интенсивный перенос элементарных объемов полимера в окружном и радиальных направлениях сквозными отверстиями35 и зубьями 33. Окружной перенос элементарных объемов полимера осуществляетсяпри вращении дисков 26 и 27 вместе с диском 9. Радиальное и дополнительное окружное перемещение элементарных объемовполимера осуществляется при вращении дисков 26 и 27 на осях 34 относительно диска 9. Кроме того, происходит существенное сдвиговое деформирование полимера в дисковых зазорах между дисками 27 и 28 и стенками диска 9, образующими вырезы 15и 16, и в области зубчатого венца 38 под действием зубьев 33. Увеличивается число разделений, смещений и перестроений потока по сравнению с цельным диском, так как расплав полимера дополнительно сливается перед дисками 26, 27, дополнительно разделяется их сквозными отверстиями 35, затем снова сливается после выхода иэ них и снова разделяется сквозными отверстиями 35 диска 9, из которых расплавполимера поступает в зазор 4, а затем в сквозные отверстия 35 диска 7. Иэ-эа вращения дисков 26 и 27 происходит непрерывное перестроение струйных потоков. Изменяются в процессе смешения и размеры элементарных объемов полимеров, участвующих в смешении. Они непрерывно уменьшаются от размеров сквозных отверстий до нуля при срезе иэ-за взаимного перекрытия сквозных отверстий или увеличиваются от нуля доразмера сквозныхотверстий при открытии отверстий до их полностью открытого положения. Из-за того, что диски 26 и 27 вращаютСя с различной частотой вращения в вырезах 15 и 16 создаются зоны сдвиговой деформации с раэличной интенсивностью сдвига; что приводит к созданию градиента давления и движения полимера в окружном направлении в зазоре 4,Все это повышает эффективность смешения из-эа существенного увеличения поверхности раздела полимеров и интенсивности распределения поверхности контакта по всему объему смеси,Иэ зазора 4 расплав полимера поступает в сквозные отверстия 35 диска 7 с полостью 12, в которой размещены диски 22 и 23 со сквозными отверстиями 35,вращающиеся на осях 34. Диски 22 и 23 вращаются под5 10 15 20 25 30 40 50 действием зубчатого венца 36, размещенного на валу 3 и вращающегося с ним.Работа диска 7 принципиально не отличается от работы диска 9. Однако, при работе диска 7 интенсивность сдвиговых деформаций несколько снижается из-за того, что диск 7 неподвижен и в этом случае не реализовано вращение диска 7 и дисков 22 и 23 в противоположных направлениях.Снижение интенсивности сдвиговых деформаций создает условия для частичной релаксации напряжений при сохранении высокой степени разделения, смешения и перестроения элементарных потоков полимера, необходимой для эффективного смещения, При вращении дисков 22 и 23 между ними в полости 12 под действием их зубьев 33 создается циркуляционная зона. В циркуляци- онной зоне полимер подвергается интенсивной сдвиговой деформации между зубьями 33 дисков 22 и 23, вращающимися в противоположные стороны. Совокупность влияния этих факторов позволяет достичь повышения эффективности смешения полимеров, Из сквозных отверстий 35 диска 7 расплав полимера поступает в зазор 5, в котором расположен диск 10, Отличия в работе диска 10 по сравнению с диском 9 заключается в механизме передачи движения между дисками 28, 29, 30, 31, 32. Дополнительные диски 31 и 32, расположенные в вырезах 19 и 20, установлены без образования зубчатой передачи с зубчать 1 м венцом 39 корпуса 1 за счет выполнения их диаметром, который меньше, чем диаметр дополнительных дисов 29 и 28, При вращении диска 10 с помощью вала 4 увлекаются во вращение и оси 34, неподвижно связанные с дисками 10, Вокруг оси 34 начинают вра щаться диски 28 и 29 под действием зубчатой передачи, образованной их зубьями 33 и зубчатым венцом 39. Однако их зубья 33 также находятся в зацеплении с зубьями ЗЗ центрального диска 30, расположенного в вырезе 21. Диск 28 при этом вовлекается во вращение относительно диска 10, опираясь при своем вращении на подшипник скольжения - втулку 40. Диск ЗО из-эа зубчатого зацепления между его зубьями 33 и зубьями 33 дисков 31 и ЗЗ приводит дискй 31 и ЗЗ во вращение относительно их осей 34. В этом варианте конструкции по сравнениюс работой диска 9 удается достичь дальнейшего повышения эффективности смещения из-за влияния следующих факторов, Наличие вращающего центрального диска ЗО позволяет увеличить число разделений, слияний и перестроений потока в центральной части диска 10, Наличие окружного градиента давления, возникающего из-за различной интенсивности сдвига в вырезах 17, 18, 19 и 20 используется для развития окружных движений полимера и его разделения на струйные потоки сквозными каналами 45 перегородок 41, 42, 43, 44, которые сливаясь с осевыми струями потока из сквозных отверстий 35, повышают эффективность смешения,В своем дальней вем движении расплав полимера из сквозных отверстий 35 диска 10 поступает в зазор 5 и затем в сквозные отверстия 35 диска 8 с полостями 13 и 14 и дисками 24 и 25, вращающимися под действием зубчатого венца 37 вала 3, Работа диска 10 ничем не отличается от описанной выше работы диска 7 и позволяет поддерживать необходимый высокий уровень эффективности смешения. При работе данной конструкции также снижаются затраты энергии из-за того, что для перемещения подвижных частей не используются индивидуальные приводы,Данная конструкция смесителя позволяет повысить смесительную способность дисков и в целом смесителя путем интенсификации переноса элементарных обьемов полимеров в окружном и радиальном направлении, дополнительного разделения, слияния и перестроения потоков полимера, уменьшения элементарных обьемов смешивающихся полимеров, что обеспечивает существенное увеличение поверхности раздела полимера и более интенсивное распределение поверхностей контакта по всему объему смеси, приводящее к усреднению распределения ингредиентов по всему объему смеси и существенно повышает эффективность смешения.Формула изобретения 1, Смеситель для полимерных материалов, содержащий корпус, размещенный в полости корпуса с возможностью вращения вал, закрепленный на корпусе с образованием между ними зазоров неподвижные диски и расположенные в зазорах подвижные диски, установленные на валу, причем все диски выполнены со сквозными отверстиями для прохода расплава полимера, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности смешения, он снабжен зубчатыми дисками со сквозными отверстиями для прохода расплава полимера, по меньшей мере один неподвижный диск выполнен с кольцевой полостью и по меньшей мере один подвижный диск с кольцевым вырезом, при этом в кольцевой полости размещен по меньшей мере один зубчатый диск, соединенный с неподвижным диском посредствам осей и установленный с воэможностью вращения посредством зубча 1821380той передачи с зубчатыми венцами, выполненными на повсрхности вала, причем в кольцевом вырезе размещен по меньшей мере один зубчатый диск, соединенный с подвижным диском посредством осей и ус тановленный с воэможностью вращения посредством зубчатой передачи с зубчатыми венцами, выполненными на внутренней по, верхности корпуса.2, Смеситель по и, 1, о тл и ч а ю щи йс я тем, что он снабжсн по меньшей мере одним центральным зубчатым диском, раз,мещенным коаксиально валу и.одним дополнительным зубчатым диском, которые выполнены со сквозными отверстиями для 15 прохода расплава полимера и размещены в кольцевых вырезах по меньшей мере одного подвижного диска, при этом центральный зубчатый диск установлен с зацеплением с зубчатым и дополнительным зубчатым дисками, а диаметр дополнительного зубчатого диска выбран меньше диаметра зубчатого диска; 3, Смеситель по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ и й с я тем. что он снабжен по меньшей мере одной перегородкой, размещенной в кольцевой полости неподвижного диска между смежными зубчатыми и дополнитель-. ными зубчатыми дисками и по меньшей мере одной перегородкой, размещенной в кольцевом вырезе подвижного диска между смежными дополнительными зубчатыми дисками, при этом перегородки выполнены со сквозными каналами для прохода расплава полимера.1821380 яф 4 ъф Составитель Л.ливенцоТехред М.Моргентал ректор Н,Король ед Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул,Гагарина, 10с Заказ 2086 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета о изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва. Ж, Раушская наб 4 И