CS234508B1

CS234508B1 - Static mixer for processing liquid mixtures

Info

Publication number: CS234508B1
Application number: CS834408A
Authority: CS
Inventors: Georgij S Kongarov; Alexandr R Galle; Jevgenij G Fedorov; Antonina M Nagornova; Leonid S Zavjalov; Mikolaj D Dobrjakov; Dimitrij L Fedjukin; Miroslav Mojzis; Otakar Vilim; Tatana Smatlova; Petr Kohoutek; Pavel Svoboda; Marie Slesingerova
Original assignee: Georgij S Kongarov; Alexandr R Galle; Jevgenij G Fedorov; Antonina M Nagornova; Leonid S Zavjalov; Mikolaj D Dobrjakov; Dimitrij L Fedjukin; Miroslav Mojzis; Otakar Vilim; Tatana Smatlova; Petr Kohoutek; Pavel Svoboda; Marie Slesingerova
Priority date: 1983-06-17
Filing date: 1983-06-17
Publication date: 1985-04-16

Abstract

Vynález se týká statického mísícího zařízení ke kontinuálnímu míchání kapalných směsí polymerů. Podstatou zařízení podle vynálezu je válcovitá mísící komora, do jejíž horní kuželovité se rozšiřující části se přivádí jedna ze složek směsi středem jádra a druhá složka se přivádí na obvod této části. Spodní část komory je střídavě vyplněna kotouči s axiálními vybráními na obvodu a s centrálním axiálním otvorem, mezi oběma typy kotoučů je umístěna vždy vrstva kuliček stejného průměru. Při průtoku směsi zařízením dochází k mnohonásobnému rozdělování a spojování toku a tím k intenzivnímu míchání. Výhodou zařízení je, že je výrobně jednoduché, vysoce účinné a neobsahuje obtížně dostupná místa, z nichž se jen obtížně odstraňují zbytky materiálu.The invention relates to a static mixing device for continuous mixing of liquid polymer mixtures. The essence of the device according to the invention is a cylindrical mixing chamber, into the upper conical widening part of which one of the components of the mixture is fed through the center of the core and the other component is fed to the periphery of this part. The lower part of the chamber is alternately filled with discs with axial recesses on the periphery and with a central axial hole, a layer of balls of the same diameter is always placed between both types of discs. When the mixture flows through the device, multiple distribution and connection of the flow occurs and thus intensive mixing. The advantage of the device is that it is simple to manufacture, highly efficient and does not contain difficult-to-reach places from which material residues are difficult to remove.

Description

Vynález se týká statického mísiče ke zpracování polymerních materiálů, na příklad ke kontinuálnímu míchání kapalných směsí oligomerních kaučuků nebo polyuretanů.The invention relates to a static mixer for processing polymeric materials, for example for the continuous mixing of liquid mixtures of oligomeric rubbers or polyurethanes.

Je známa řada konstrukcí statických mísících zařízení, která se odlišují způsobem přenosu tlaku, dobou setrvání materiálu v mísiči, výměnou tepla a v důsledku toho kvalitou míchání. V zásadě lze statické mísiče dělit podle způsobu toku materiálu na zařízení s tokem turbulentním a laminárním.A number of static mixer designs are known which differ in the manner of pressure transfer, the residence time of the material in the mixer, the heat exchange and, consequently, the quality of the mixing. In principle, static mixers can be divided according to the material flow method into turbulent and laminar flow equipment.

Při turbulentním míchání se používají různé injektory, vířící ústrojí a další opatření k intenzivnímu příčnému míchání. Mísiče s laminárním' průtokem pracují na principu mnohonásobného dělení a opětného spojování proudů materiálů.In turbulent mixing, various injectors, swirling devices and other measures for intensive transverse mixing are used. Laminar flow mixers operate on the principle of multiple separation and reconnection of material streams.

Společným nedostatkem těchto misičů je složitá konstrukce elementů k usměrňování toku a obtížné čištění. Usměrňovači elementy jsou ve většině případů i výrobně náročné a obsahují obtíž ně dostupná místa, jejichž čištění je časově náročné a u nerozpustných reakčních produktů téměř nemožné.A common drawback of these mixers is the complex construction of flow control elements and difficult cleaning. The rectifier elements are in most cases also labor-intensive and contain hard-to-reach places, which are time-consuming to clean and almost impossible for insoluble reaction products.

Je popsáno statické mísící zařízení pro viskózni polymery, které se skládá z tělesa s dvojitým pláštěm k zajištění požadovaného tepelného režimu za provozu. V dutině tělesa tohoto zařízení jsou za sebou uspořádány jednak šroubovité tokové kanály, jednak misici sekce ve tvaru rovnoběžných přepážek se vzájemně posunutými radiálními otvory. Přepážky jsou upevněny na jádru umístěném v ose dutiny tělesa.A static mixing device for viscous polymers is disclosed, which comprises a double-shell body to provide the desired thermal mode in operation. In the cavity of the body of the device there are arranged, on the one hand, helical flow channels and, on the other hand, a mixing section in the form of parallel baffles with mutually offset radial openings. The baffles are mounted on a core located in the axis of the cavity of the body.

-3 234 508-3 234 508

Nevýhodou tohoto zařízení je nedostatečná kvalita produkovaných směsí reakčnich složek v různých poměrech a viskositách způsobená malou intenzitou míchání v důsledku toho, že zařízeni neobsahuje prvky zajištující turbulentní tok složek · Dalším nedostatkem je i složitá konstrukce podmíněná značným počtem výrobně komplikovaných elementů umístěných v dutině tělesa. Rovněž při čištění dochází k výše popsaným obtížím.The disadvantage of this device is the insufficient quality of the reactant mixtures produced in different proportions and viscosities due to the low mixing intensity due to the fact that the device does not contain components ensuring turbulent flow of the components. Also, the above-described difficulties arise during cleaning.

Účelem vynálezu proto je vyvinout zařízení s vyšší efektivitou a kvalitou procesu míchání při zjednodušení konstrukce a usnadnění čištění·It is therefore an object of the invention to provide a device with a higher efficiency and quality of the mixing process while simplifying the construction and facilitating cleaning.

Účel vynálezu splňuje zařízeni, jehož podstatou je, že v horní válcovité části dutiny tělesa je souose umístěna válcovitá vložka, která s tělesem vytváří kruhovitou mezeru, do níž ústí přívod jedné ze složek směsi a v kuželovitém vybráni ve spodní části vložky je umístěno jádro vytvářející s tímto vybráním kuželovitý kanál, do něhož je středem vložky proveden přívod druhé složky směsi a dále pod jádrem je dutina tělesa vyplněna kotouči o vnějším průměru odpovídajícím vnitřnímu průměru dutiny, které jsou umístěny v určité osové vzdálenosti a jsou střídavě opatřeny axiálními vybráními na obvodu a centrálním axiálním otvorem, přičemž prostory mezi kotouči obou typů jsou zaplněny vždy jednou vrstvou kuliček stejného průměru·The object of the present invention is to provide a device in which a cylindrical insert is disposed coaxially in the upper cylindrical part of the body cavity and forms a circular gap with the body into which the inlet of one of the components of the mixture flows. by this recess a conical channel into which the second component of the mixture is fed through the center of the insert and further below the core the cavity of the body is filled with discs of outer diameter corresponding to the inner diameter of the cavity. the space between the discs of both types is filled with one layer of balls of the same diameter ·

K bližšímu objasnění podstaty vynálezu slouží připojené výkresy, kde obr· 1 představuje podélný osový řez zařízením a obr. 2 a 3 představují příčné řezy oběma typy kotoučů vyplňujících spodní část dutiny tělesa mísiče·1 is a longitudinal axial section through the apparatus and FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views of the two types of disks filling the lower portion of the cavity of the mixer body.

Mísič se skládá z tělesa 1, v jehož horní části je válcovité dutina 2. V dutině 2 je umístěna vložka 6, která s tělesem 1 vytváří kruhovou štěrbinu 3 spojenou hrdlem ⁸ přívodem £ jedné ze složek směsi· Vložka 6 má ve spodní části kuželovité vybrání 2 spojené kanálem 8 še vstupem J druhé složky směsi. V kuželovitém vybrání 2 js souose umístěno jádro 10·The mixer consists of a body 1 with a cylindrical cavity 2 in its upper part. In the cavity 2 there is an insert 6 which forms a circular slot 3 connected to the body 1 by a neck ^{8 through the} inlet 8 of one of the components. 2 connected by channel 8 to the inlet J of the second component of the mixture. A core 10 is coaxially positioned in the conical recess 2 ·

- 4 234 508- 4,234,508

Spodní část tělesa 1 s dvojitým pláštěm 11 k vedení topného nebo chladicího média má dutinu vyplněnou kotouči 12.The lower part of the body 1 with the double jacket 11 for guiding the heating or cooling medium has a cavity filled with disks 12.

o průměru odpovídajícím průměru dutiny tělesa 1. Kotouče 12 jsou opatřeny axiálními vybráními 14 na obvodu (obr. 2), kotouče 13 mají středový axiální otvor 15 (obr. 3) Kotoučé 12, 13 jaou umístěny střídavě v určité osové vzdálenosti, prostor mezi nimi je vyplněn vždy vrstvou kuliček 16, jejichž průměr je větší než průměr otvoru 15 a větší než vybrání 14. Ve spodní části tělesa 1 mísiče je odvod 17 zamíchané směsi·The disks 12 are provided with axial recesses 14 on the circumference (Fig. 2), the disks 13 have a central axial bore 15 (Fig. 3) The disks 12, 13 are positioned alternately at a certain axial distance, the space between them is always filled with a layer of balls 16 whose diameter is greater than the diameter of the opening 15 and greater than the recess 14. In the lower part of the mixer body 1 there is a discharge 17 of the mixed mixture.

Za provozu mísiče se jedna složka směsi danou objemovou rychlostí přívodem 4 dopravuje do štěrbiny J mezi tělesem 1 a vložkou 6. Druhá složka se rovněž danou objemovou rychlostí vede kanálem 8 do kuželovitého prostoru mezi vybráním 2 vložky 6 a jádrem 10. V tomto prostoru dochází působením turbulence k předběžnému smíchání obou složek. Dále směs postupuje do zóny domíchávání ve spodní části tělesa 1. Zde jsou střídavě umístěny kotouče 12, 13 s obvodovými a středovými axiálními otvory. Prostory mezi kotouči 12, 13 jsou vyplněny vždy jednou vrstvou kuliček 16. Zde nastává domíchávání směsi při opakovaných změnách směru toku od obvodu ke středu a naopak, rozdělování a spojování proudů a při obtékáni kotoučů 12, 13 a kuliček 16.During operation of the mixer, one component of the mixture at a given volumetric velocity through the inlet 4 is conveyed to the slot J between the body 1 and the liner 6. The other component also passes at a given volumetric velocity through a channel 8 into a conical space between turbulence to premix both components. Further, the mixture proceeds to the mixing zone at the bottom of the body 1. Here, discs 12, 13 with circumferential and central axial holes are alternately placed. The spaces between the disks 12, 13 are each filled with one layer of balls 16. Here, the mixing of the mixture occurs with repeated changes of the flow direction from circumference to the center and vice versa, splitting and joining streams and bypassing the disks 12, 13 and balls 16.

Seřízením velikosti štěrbiny mezi vybráním 2 ® jádrem 10 lze pro každý typ zpracovávaného materiálu zvolit takový poměr rychlostí přítoku složek, který zajistí jejich předběžné smíchání před vstupem do zóny domíchávání. Požadovaná teplota ve spodní části tělesa 1 mísiče se udržuje průtokem topné kapaliny dvojitým pláštěm 11. Při krátkodobém zastavení zařízení lze do pláště 11 zavést chladicí kapalinu a tím snížit rychlost síťování směsi·By adjusting the size of the gap between the recess 2 ® by the core 10, for each type of material to be processed, a ratio of the feed rates of the components can be selected which ensures their premixing before entering the mixing zone. The desired temperature in the lower part of the mixer body 1 is maintained by the flow of heating liquid through the double jacket 11. When the device is stopped for a short time, the cooling liquid can be introduced into the jacket 11 and thereby reduce the crosslinking rate of the mixture.

Čištění mísiče podle Vynálezu od reakčních složek je snadné a rychlé, neboť mísící elementy (kotouče a kuličky) mají jednoduché tvary a celé zařízení lze demontovat·The cleaning of the mixer according to the invention from the reactants is simple and quick, since the mixing elements (discs and balls) have simple shapes and the whole device can be dismantled ·

234 508234 508

Popsaný mísič byl použit k míchání kapalného polyuretanu se sílovacím činidlem v poměru 10:1. Bylo zjištěno, že fyzikálně mechanické vlastnosti vulkanizátů ze směsí a tedy kvalita mísícího procesu v podstatné míře závisí na velikosti štěrbiny mezi vybráním vložky 6 a jádrem 10.The blender was used to mix liquid polyurethane with a crosslinking agent in a ratio of 10: 1. It has been found that the physical-mechanical properties of the vulcanizates from the blends and hence the quality of the mixing process depend to a large extent on the size of the gap between the recess of the insert 6 and the core 10.

V optimálním režimu jsou vlastnosti připravených vulkanizátů shodné s hodnotami dosahovanými při přípravě směsi v rychloběžných míchačkách. Fři malých objemových průtocích se štěrbina změnšuje a naopak. Zmenšení štěrbiny má za důsledek enormní vzrůst tlaku na vstupu méně objemné složky, zvětšení štěrbiny snižuje homogenizační účinnost a vlastnosti vulkanizátů se zhoršují.In the optimum mode, the properties of the prepared vulcanizates are identical to those obtained when preparing the mixture in high speed mixers. At low volumetric flows, the gap becomes smaller and vice versa. Reducing the aperture results in an enormous increase in the inlet pressure of the less bulky component, the enlargement of the aperture decreases the homogenization efficiency and the properties of the vulcanizates deteriorate.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

234 508

Static mixer for the processing of liquid rubbers and plastics, consisting of a core body with channels for feeding the components of the mixture and discharging the mixed mixture and a jacket for heating and cooling, characterized in that a cylindrical insert (6) ), which forms a circular gap (3) with the body (1), into which the inlet (4) of one of the components of the mixture and in the conical recess (7) at the bottom of the insert (6) is located a core by selecting a conical channel into which the inlet channel (8) of the second component of the mixture is made through the center of the insert (6) and further below the core (10) the cavity of the body (1) is filled with discs (12, 13) which are located at a certain axial distance and are alternately provided with axial recesses (14) on the circumference and a central axial bore (15), the spaces between the discs (12, 13) of both types are each filled with one layer of balls (16) of the same diameter.