Смеситель для полимерных материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Убб А)5 В 29 В 7/3 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Киевский политехнический институтим.50-ле 1 ия Великой Октябрьской социалистической революции(54) СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ(57) Использование:смещение полимер-полимерных композиций, полимеров с различными пигментами и высокодисперсными минеральными наполнителями в линиях дляокрашивания грануляции, получения и переработки полимерных материалов в смесите-Изобретение относится к переработке полимерных материалов и может быть использовано для непрерывного 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 корпус с размещенным внутри него вращающимся валом, причем на корпусе и на валу установлены 2лях повышенной эффективности. Сущность: снабжение подвижных смесительных элементов опорными элементами, а смесительных элементов, установленных на валу; - толкателями. Смесительные элементы размещены с возможностью контакта толкателя и опорных элементов. Вал установлен в корпусе смесителя. На внутренней поверхности корпуса закреплены смесительные элементы с образованием зазоров, В зазорах размещены подвижные смесительные элементы и смесительные элементы, установленные на валу. Подвижные смесительные элементы выполнены с выступами. Выступы расположены между опорными элементами и размещены в пазах, выполненных на внутренней поверхности корпуса, При работе смесителя усиливаются поперечные потоки, пульсации и колебания расплава полимера, увеличивается поверхность раздела и обеспечивается интенсивное распределение поверхностей контакта .по всему обьему смеси. 3 з.п,ф-лы, 3 ил. диски с прорезями, образующие каналы для течения полимера.Недостатком данной конструкции является неэффективное смешение полимеров, В конструкции не предусмотрены возможности неоднократного разделения и слияния потока полимера путем продавливания через отверстия, выполненные в дисках, подачи в зону смешения небольших порций полимера, создания градиента давления в направлении, перпендикулярном основному направлению движения массы полиме- раИзвестен смеситель для полимерных материалов, содержащий корпус с полостью, в которой установлен вращающийся вал, а на корпусе закреплены диски, образующие между собой зазоры, в которые входят диски, установленные на валу, причем в дисках выполнены сквозные отверстия.Недостатком данной конструкции является неэффективное смешение из-за отсутствия в смесителе смесительных элементов, совершающих колебательные движения вокруг собственных осей, в результате которых происходят торможения и замедления потока с усилением поперечных перемещений полимера и ряд других эффектов, улучшающих смешение,Наиболее близким по технической сущности к изобретению является смеситель для полимерных материалов, содержащий корпус с входным отверстием и полостью, в которой установлен вал, а на внутренней поверхности корпуса закреплены смеси- тельные элементы со сквозными отверстиями, в зазорах между которыми расположены смесительные элементы со сквозными отверстиями и прорезями, установленные на валу, причем в полости установлен по меньшей мере один подвижный элемент.Недостатком данной конструкции является неэффективное смешение из-за отсутствия продольных колебаний смесительных элементов, торможений и замедлений потока полимера, его пульсаций, поворотов и поперечных перемещений и большие потери энергии, затрачиваемой на приведение в движение смесительных элементов при использовании индивидуальных приводов.Цель изобретения - повышениеэффективности смешения при снижении потерь энергии.Поставленная цель достигается тем, что в смесителе для полимерных материалов, содержащем корпус с входным отверстием и полостью, в которой установлен вал, а на внутренней поверхности корпуса закреплены смесительные элементы со сквозными отверстиями и прорезями, в зазорах между которыми расположены смеситепьные элементы со сквозными отверстиями и прорезями, установленные на валу, причем в полости установлен по меньшей мере один подвижный смесительный элемент, смеси- тельный элемент, установленный на валу, снабжен толкателем, закрепленным на его поверхности, и по меньшей мере один подвижный смесительный элемент снабжен опорными элементами, закрепленными на его поверхности и выполнен с выступами, расположенными между опорными элемен 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тами, при этом выступы размещены в пазах, выполненных на внутренней поверхности корпуса, причем подвижные элементы и смесительные элементы, установленные на валу, размещены с возможностью контакта толкателя и опорных элементов.Смесительные элементы, установленные на валу, могут быть размещены по длине смесителя с чередованием с подвижными смесительными элементами.Пазы по длине смесителя могут быть смещены относительно другдруга по окружности. Подвижные смесительные элементы могут быть кинематически связаны между собой.На фиг. 1 показан смеситель для полимерных материалов, продольный разрез; на фиг,2-тоже, поперечный разрез; на фиг.3 - вариант конструктивного выполнения смесителя.Смеситель для полимерных материалов содержит корпус 1 с входным отверстием 2 и полостью 3. В полости 3 установлен вал 4, а на внутренней поверхности 5 корпуса 1 закреплены смесительные элементы 6 со сквозными отверстиями 7 и прорезями 8. В зазорах 9 между смесительными элементами 6 расположены смесительные элементы 10, установленные на валу 4 и выполненные со сквозными отверстиями 7 и прорезями 8, и подвижные смесительные элементы 11 со сквозными отверстиями 7 и прорезями 8. Подвижные смесительные элементы 11 снабжены опорными элементами 12, закрепленными на их поверхностях 13, и выполнены с выступами 14, расположенными между опорными элементами 12. Выступы 14 размещены в пазах 15, выполненных на внутренней поверхности 5 корпуса 1, Подвижные смесительные элементы 11 установлены подвижно относительно корпуса 1 и вала 4 с возможностью ограниченного поворота. Смесительные элементы 10 снабжены толкателями 16, закрепленными на поверхности 17 смесительных элементов 10, При этом подвижные смесительные элементы 11 и смесительные элементы 10, установленные на валу 4, размещены с возможностью контакта толкателя 16 и опорных элементов 12. Смесительные элементы 10 и подвижные смесительные элементы 11 могут быть размещены с чередованием по длине смесителя. По длине смесителя пазы 15 могут быть смещены относительно друг друга по окружности с образованием углов у, На поверхностях смесительных элементов могут быть установлены стержни (например,. стержни 18 смесительных элементов 10). Подвижные смесительные элементы 11 могут быть кинематически связаны между собой (например, изменяющих направление движения струй- тягами 19), Подвижные смесительные эле- ных потоков, которые сливаются при повоменты 11 при движении образуют с внутрен- роте смесительного элемента с основными ней поверхностью 5 корпуса 1 каналы 20, и пульсирующими потоками, Так как скорость5 и направление движения полимера в канаРабота смесителя для полимерных ма- лах 20, 21 и сквозных отверстиях 7 и проретериалов заключается в следующем. зях 8 непрерывно изменяется, тоРасплав полимера, состоящий из раз- изменяется продолжительность и частота личных компонентов, поступаетчерез вход- контактов элементарных объемов полименые отверстия 2 корпуса 1 в полость 3. 10 ра, участвующих в смешении, и интенсивПроходя через сквозные отверстия 7 и про- ность молекулярных взаимодействий. рези 8 подвижного смесительного элемента Наличие струйного движения малых порций 11 смесительного элемента 10, установлен- полимера и сложного пульсирующего двиного на валу 4, в зазоре 9 расплав полимера жения полимера в условиях знакопеременучаствует во вращательном движении вме ного поперечного градиента давления и сте со смесительным элементом 10, что воздействие вращающегося струйного по- обеспечивает поперечный перенос массы тока полимера интенсифицирует процессы полимера, улучшающий смешение, Из массопереноса, слияния и разделения полсквозных отверстий 7 и прорезей 8 смеси- имера при увеличении поверхности его разтельного элемента 10 расплав полимера по дела и интенсифицирует распределение ступаетвсквозные отверстия 7 и прорези 8 поверхностей контакта по всему объему подвижного смесительного элемента 11. смеси.Подвижный смесительный элемент 11 со- Поворот подвижных смесительных элевершает непрерывные повороты вокруг вы- ментов 11 осуществляется следующим обступов 14 в .пазах 15. Между ним и 25 разом.внутренней поверхностью 5 корпуса 1 обра- При вращении смесительного элемента зуются каналы 20 и 21 для течения полиме толкатель 16 на его поверхности 17 поора, проходное сечение которых непрерывно чередно воздейсгвует на опорные элементы изменяется, При этом изменяется скорость 12 на поверхности 13 смесительных элемендвижения расплава полимера в указанных 30 тов 11, установленные по обе стороны от каналах. Кроме того, при повороте смеси- выступоа 14,ивызываетихповоротсоответтельного элемента 11 его части, образую- ственно в направлении к входному отверщие каналы 20 и 21, расположенные по стию 2 и от него. При движении расплава разные стороны от выступов 14, совершают полимера в варианте конструкции, в кото- поворот в противоположные стороны, На рой по длине смесителя чередуются вращапример, часть смесительного элемента 11, ющиеся 10 и подвижные 11 смесительные образующегоканал 21,движетсяпонаправ- элементы, можно организовать колебание лению к входному отверстию 2, а часть сме- подвижных смесительных элементов 11 так, сительногоэлемента 11,образующая канал 20, чтобы они поворачивались в протиополож - от него. При этом в канале 20 создается 40 ных направлениях. При этом интенсифициобласть пониженного сопротивления и пре- руются поперечные потоки полимера из-за имущественного движения полимера. В то резких поворотов полимера и образования же время противоположная часть смеси- диффузионных потоков в поперечном сечетельногоэлемента 11 движется в сторону. нии смесителя,входного отверстия 2 навстречу потоку пол Эффективность смещения еще более имера и замедляет его движение, создавая повышается в варианте конструкции, в кото- область повышенного сопротивления. При ром пазы 15 смещены относительно друг этом создаются поперечные потоки полиме- друга по окружности на угол р. При этом на ра из области повышенного давления в ка- описанный выше процесс смешения накланале 21 в область пониженного давления в 50 дываются повороты потока, приводящие к канале 20.Приповоротесмесительногоэле- появлению винтообразных или зигзагообмента 11 направление поперечых потоков разных течений по длине смесителя, Расизменяется на противоположное, что при- плав полимера при этом движется в каналах водит к созданию пульсаций в потоке пол и 21, которые смещены по окружности имера и интенсивных вторичных течений, 55 относительно друг друга по длине смесите- закруток потока, которые, как известно, су- ля,щественно улучшают смешение, Сквозные В варианте конструкции, где подвиж- отверстия 7 и прорези 8 поворотного смеси- ные смесительные элементы 11 кинематичетельного элемента 11 разделяют поток пол- ски связаны между собой, несколько имера на значительное число непрерывно подвижных смесительных элементов 11 мо1729766 45 50 55 гут быть расположены непосредственно один за другим и при вращении смесительного элемента 10 автоматически осуществляется поворот нескольких смесительных элементов 11, связанных между собой тягами 19, Это позволяет снизить величину сдвиговых деформаций и обеспечить релаксацию напряжений в смесителе путем уменьшения числа вращающихся смеси- тельных элементов 10, а следовательно, и трения расплава между вращающимися и колеблющимися поверхностями смесительных элементов без ухудшения эффективности смешения. Отсутствует необходимость устанавливать вал на всей длине смесителя. снижается гидравлическое сопротивление смесителя и потери энергии на его преодоление. В варианте конструкции эффективность смешения можно повысить путем совместного действия на расплав полимера стержней 18, неподвижно закрепленных на смесительных элементах 10, 6 и 11, под действием которых увеличивается поверхность раздела полимера и улучшается смешение. В данном смесителе механическая энергия, затрачиваемая на процесс смешения, уменьшается, так как практически используется только один привод для вращения вала 4. Предлагаемая конструкция смесителя позволяет значительно усилить поперечные потоки, пульсации и колебания расплава полимера, существенно увеличить поверхность раздела и обеспечить интенсивное распределение поверхностей контакта по всему объему смеси, что обеспечивает повышение эффективности смешения при снижении потерь энергии. ф ормул а изобретения1. Смеситель для полимерных материалов, содержащий корпус с входным отверстием и полостью, в которой установлен вал,5 а на внутренней поверхности корпуса закреплены смесительные элементы со сквозными отверстиями и прорезями, в зазорахмежду которыми расположены смесительные элементы со сквозными отверстиями и10 прорезями, установленные на валу, причемв полости установлен по меньшей мереодин подвижный смесительный элемент,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения эффективности смешения при15 снижении потерь энергии, смесительныйэлемент, установленный на валу, снабжентолкателем, закрепленным на его поверхности, и по меньшей мере один подвижныйсмесительный элемент снабжен опорными20 элементами, закрепленными наего поверхности, и выполнен с выступами, расположенными между опорными элементами, приэтом выступы размещены в пазах, выполненных на внутренней поверхности корпу 25 са, причем подвижные смесительныеэлементы и смесительные элементы, установленные на валу, размещены с возможностью контакта толкателя и опорныхэлементов.30 2. Смеситель по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем; что смесительные элементы, установленные на валу, размещены по длине смесителяс чередованием с подвижными смесительными элементами,35 3, Смеситель по пп, 1 и 2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что пазы по длине смесителясмещены относительно друг друга по окружности.4. Смеситель по пп, 1 и 3, о т л и ч а ю 40 щ и й с я тем, что подвижные смесительныеэлементы кинематически связаны между собой.1729766 Ю р 1 Г 7 б 50 оставитель Л. Ливенцовехред М.Моргентал дактор М. Циткина орректор М. Максимиаине роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 1470 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, РауПодписноеениям и открытиям при ГКкая наб., 4/5