RU1796473C

RU1796473C - Polymeric material mixer

Info

Publication number: RU1796473C
Application number: SU904843681A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Дмитриевич Рябинин; Владимир Иванович Сивецкий; Александр Яковлевич Малкин; Александр Сергеевич Сахаров; Сергей Владимирович Сивецкий
Original assignee: Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции
Priority date: 1990-05-29
Filing date: 1990-05-29
Publication date: 1993-02-23

Abstract

Использование: непрерывное смешение полимер-полимерных композиций, полимеров с различными пигментами, а также а также высокодисперсными минеральными наполнител ми в лини х дл окрашивани , гранул ции, получени и переработки полимерных материалов. Сущность изобретени : смеситель снабжен по меньшей мере одной дополнительной продольной лопастью со сквозными отверсти ми и прорез ми . Эта лопасть установлена под углом по меньшей мере к одной основной продольной лопасти. По меньшей мере одна дополнительна продольна лопасть может быть прикреплена по меньшей мере к одной основной продольной лопасти. По меньшей мере две дополнительные продольные лопасти могут быть размещены с пересечением в поперечном сечении смесител , По меньшей мере в одном зазоре подлине смесител дополнительные продольные лопасти могут быть установлены с образованием двух секций. Эти секции расположены со смещением в окружном направлении относительно друг друга. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.Usage: continuous mixing of polymer-polymer compositions, polymers with various pigments, as well as highly dispersed mineral fillers in the lines for coloring, granulation, preparation and processing of polymeric materials. SUMMARY OF THE INVENTION: The mixer is provided with at least one additional longitudinal blade with through holes and slots. This blade is installed at an angle to at least one main longitudinal blade. At least one additional longitudinal blade may be attached to at least one main longitudinal blade. At least two additional longitudinal vanes can be placed with the intersection in the cross section of the mixer. At least in one gap, the length of the mixer, the additional longitudinal vanes can be installed to form two sections. These sections are offset in a circumferential direction relative to each other. 8 s.p. f-ly, 2 ill.

Description

Изобретение относитс к переработке полимерных материалов и может быть использовано дл непрерывного смешени полимер-полимерных композиций, полимеров с различными пигментами, а также высокодисперсными минеральными наполнител ми в лини х дл окрашивани , гранул ции, получени и переработки полимерных материалов.The invention relates to the processing of polymeric materials and can be used for continuous mixing of polymer-polymer compositions, polymers with various pigments, as well as highly dispersed mineral fillers in the lines for coloring, granulation, preparation and processing of polymeric materials.

Целью изобретени вл етс повышение эффективности смешени полимеров.An object of the invention is to increase the mixing efficiency of polymers.

На фиг.1, 2 изображены продольный и поперечный разрезы смесител соответственно .Figures 1, 2 show longitudinal and transverse sections of the mixer, respectively.

Смеситель дл полимерных материалов содержит корпус 1 с полостью 2, в которойThe mixer for polymeric materials contains a housing 1 with a cavity 2, in which

установлен с возможностью вращени вал 3 (фиг, 1). На внутренней поверхности 4 корпу- . са 1 закреплены диски 5 и 6 с образованием между ними зазора 7, в котором размещены основные продольные лопасти 8 и 9 (фиг.2), соединенные с валом 3. В дисках 5 и 6 и основных продольных лопаст х 8 и 9 выполнены сквозные отверсти 10. Смеситель снабжен по меньшей мере одной дополнительной продольной лопастью 11 со сквозными отверсти ми и прорез ми 12, установленной под углом по меньшей мере к одной основной продольной лопасти.rotatably mounted shaft 3 (Fig. 1). On the inner surface of 4 buildings. CA 1 fixed disks 5 and 6 with the formation of a gap 7 between them, which houses the main longitudinal blades 8 and 9 (figure 2) connected to the shaft 3. In the disks 5 and 6 and the main longitudinal blades x 8 and 9, through holes are made 10. The mixer is provided with at least one additional longitudinal blade 11 with through holes and slots 12 mounted at an angle to at least one main longitudinal blade.

В зазоре 7 (фиг.2, 3) размещены дополнительные продольные лопасти 11, установленные под углом 90° к основнойIn the gap 7 (figure 2, 3) placed additional longitudinal blades 11 mounted at an angle of 90 ° to the main

V|V |

ЧЭ О Ј ЧО Э Э Э

оэoe

продольной лопасти 8 и параллельно основной продольной лопасти 9. Дополнительные продольные лопасти 11 соединены с валом 3 непосредственно или через другие дополнительные продольные лопасти 11, Дополнительные продольные лопасти образуют между собой продольные каналы 13.longitudinal blades 8 and parallel to the main longitudinal blades 9. Additional longitudinal blades 11 are connected to the shaft 3 directly or through other additional longitudinal blades 11, Additional longitudinal blades form between themselves longitudinal channels 13.

Дополнительные продольные лопасти 11 могут быть соединены с валом 3 через основные продольные лопасти 8, на которых они закреплены (фиг,2). Дополнительные продольные лопасти 11 могут быть св заны между собой соединительными элементами 14 (фиг.1), и по меньшей мере одна из них соединена с валом 3,Additional longitudinal blades 11 can be connected to the shaft 3 through the main longitudinal blades 8, on which they are fixed (FIG. 2). Additional longitudinal blades 11 may be interconnected by connecting elements 14 (Fig. 1), and at least one of them is connected to the shaft 3,

Дополнительные продольные лопасти 1-1 могут быть размещены с пересечением с .дополнительными продольными лопаст миAdditional longitudinal blades 1-1 can be placed intersecting with additional longitudinal blades

15 в поперечном сечении смесител (фиг.2).15 in cross section of the mixer (FIG. 2).

В одном зазоре 7 по длине смесител дополнительные продольные лопасти 11 могут быть смещены относительно дополнительных продольных лопастей 15 (фиг.1, 2).In one gap 7 along the length of the mixer, the additional longitudinal blades 11 can be offset relative to the additional longitudinal blades 15 (FIGS. 1, 2).

По меньшей мере на одной основной продольной лопасти, например лопасти 9, могут быть закреплены по меньшей мере две дополнительные продольные лопастиAt least one main longitudinal blade, at least two additional longitudinal blades, can be attached to at least one

16 и 17, смещенные относительно друг друга в радиальном направлении на величину i (фиг.2) и расположенные по ее разные стороны .16 and 17, offset relative to each other in the radial direction by the value of i (figure 2) and located on its different sides.

8 одном зазоре 7 между дисками 5 и 6 (фиг.1, 2} по длине смесител дополнительные продольные лопасти 11 и 15 могут быть установлены с образованием двух секций 18 и 19, расположенных со смещением в окружном направлении относительно друг друга. Дополнительные продольные лопасти 11 секции 18 смещены по окружности относительно дополнительных продольных лопастей 15 секции 19 (на фиг.2 угол а -90°).8, one gap 7 between the disks 5 and 6 (Figs. 1, 2} along the length of the mixer, additional longitudinal blades 11 and 15 can be installed with the formation of two sections 18 and 19 located offset in the circumferential direction relative to each other. Additional longitudinal blades 11 sections 18 are offset around the circumference relative to the additional longitudinal blades 15 of section 19 (in figure 2, the angle a is -90 °).

Концы 20 и 21 дополнительных продольных лопастей 11 и 15 могут образовывать между собой межсекционную переходную зону 22 (на фиг,1 показана штрихами), в которой вход щие в нее концы 20 дополнительных продольных лопастей 11 секции 18 размещены между концами 21 (на фиг.1 показаны штрихами) дополнительных продольных лопастей 15 секции 19 с образованием решетки лопастей с каналами 23 (фиг.2) дл течени полимера..The ends 20 and 21 of the additional longitudinal blades 11 and 15 can form an intersectional transition zone 22 (FIG. 1 is shown by dashes) between them, in which the ends 20 of the additional longitudinal blades 11 of section 18 are located between the ends 21 (in FIG. 1 are shown by strokes) of additional longitudinal blades 15 of section 19 with the formation of a lattice of blades with channels 23 (Fig. 2) for polymer flow.

В поперечном сечении смесител до . полнительными продольными лопаст ми 15In the cross section of the mixer to. longitudinal longitudinal blades 15

могут быть образованы по меньшей мереcan be formed at least

две секции 19 и 24 (фиг.2), расположенныеtwo sections 19 and 24 (figure 2) located

под углом $ друг к другу.at an angle $ to each other.

С целью упрощени изготовлени конструкции основные продольные лопасти 8 иIn order to simplify the manufacture of the structure, the main longitudinal blades 8 and

9 и дополнительные продольные лопасти 11-17 могут быть образованы полост ми 13 (одновременно вл ютс и продольными каналами 13) в теле ступенчатого вала 3, обра- зующего с внутренней поверхностью 4 корпуса 1 зазор 25.9 and additional longitudinal blades 11-17 can be formed by cavities 13 (which are also longitudinal channels 13) in the body of the stepped shaft 3, which forms a gap 25 with the inner surface 4 of the housing 1.

Работа смесител дл полимерных материалов заключаетс в следующем. Расплав полимера, состо щий из различных компонентов, поступает в полость 2 корпуса 1 (фиг.1) и проходит через сквозные отверсти 10 диска 5, закрепленного на внутренней поверхности 4 корпуса 1, раздел сь наThe operation of the mixer for polymeric materials is as follows. The polymer melt, consisting of various components, enters the cavity 2 of the housing 1 (Fig. 1) and passes through the through holes 10 of the disk 5, mounted on the inner surface 4 of the housing 1, divided into

большое число осевых струйных потоков, что приводит к увеличению раздела массы полимера. На выходе из сквозных отверстий 10 диска 5 расплав полимера поступает в зону интенсивных сдвиговых деформаций иa large number of axial jet flows, which leads to an increase in the mass separation of the polymer. At the exit from the through holes 10 of the disk 5, the polymer melt enters the zone of intense shear deformations and

среза между диском 5 и вращающимис на валу 3 в зазоре 7, образованном дисками 5 и 6, основными продольными лопаст ми 8, 9 и дополнительными продольными лопаст ми 11 и 15 со сквозными отверсти ми 10a cut between the disk 5 and rotating on the shaft 3 in the gap 7, formed by the disks 5 and 6, the main longitudinal blades 8, 9 and additional longitudinal blades 11 and 15 with through holes 10

и прорез ми 12. Расплав полимера также поступает в продольные каналы 13, в которых под действием набегающих на него при вращении основных продольных лопастей 8,9 и дополнительных продольных лопастейand slots 12. The polymer melt also enters the longitudinal channels 13, in which, under the action of the main longitudinal blades, 8.9 and additional longitudinal blades running on it during rotation

11, 15 раздел етс на большое число поперечных струйных потоков, затем сливающихс и смешивающихс в продольных каналах 13 (фиг.1, 2) с осевыми струйными потоками полимера. В предлагаемой конструкции смесител расплав полимера совершает интенсивные перемещени по высоте смесител в межлопастном пространстве продольных каналов 13. Возникают интенсивные перемещени потоков полимера по11, 15 is divided into a large number of transverse jet streams, which then merge and mix in the longitudinal channels 13 (Figs. 1, 2) with axial polymer jet streams. In the proposed mixer design, the polymer melt makes intensive movements along the height of the mixer in the inter-blade space of the longitudinal channels 13. Intensive movements of the polymer flows along

высоте смесител из-за того, что высоты смежных продольных каналов 13 уменьшаютс от центра к периферии смесител , что обусловливает сжатие и расширение, а значит , ускорение и замедление окружныхthe height of the mixer due to the fact that the heights of adjacent longitudinal channels 13 decrease from the center to the periphery of the mixer, which causes compression and expansion, and therefore, acceleration and deceleration of the circumferential

струйных потоков полимера, вызывающее перемещение полимера по высоте смесител и перестроение его потоков в продольных каналах 13. При перемещении полимера по высоте смесител в межлопастных каналах его потоки сливаютс со струйными осевыми и поперечными потоками , что повышает эффективность смешени . Указанные перестроени потоков, наклады- ва сь на процессы сли ни и разделени polymer stream, causing the polymer to move along the height of the mixer and rearrange its flows in the longitudinal channels 13. When the polymer moves along the height of the mixer in the inter-blade channels, its flows merge with the axial and transverse stream flows, which increases the mixing efficiency. The indicated rearrangements of flows, superimposed on the processes of merging and separation

осевых и поперечных струйных потоков, позвол ют обеспечить высокую степень распределений компонентов смеси по всему объему композиции и существенно интенсифицировать процесс смешени .axial and transverse jet streams make it possible to ensure a high degree of distribution of the components of the mixture throughout the volume of the composition and significantly intensify the mixing process.

Использование в конструкции пересекающихс дополнительных продольных лопастей 11 и 15 (фиг.2) позвол ет при движении полимера обеспечить перестроение его потоков и перераспределение полимера между смежными продольными каналами 13, ускор ть и замедл ть его движение , что улучшает смешение.The use in the design of intersecting additional longitudinal blades 11 and 15 (Fig. 2) allows for the movement of the polymer to ensure the rearrangement of its flows and the redistribution of the polymer between adjacent longitudinal channels 13, to accelerate and slow down its movement, which improves mixing.

Интенсификаци перестроений потоков полимера в окружном направлении достигаетс при обтекании полимером дополнительных продольных лопастей 11 и 15, смещенных относительно друг друга по длине смесител (фиг. 1, 2).The intensification of the rearrangement of polymer flows in the circumferential direction is achieved when the polymer flows around additional longitudinal blades 11 and 15, offset relative to each other along the length of the mixer (Fig. 1, 2).

В варианте конструкции, в котором поток полимера натекает на смещенные отно- сительно друг друга в радиальном направлении дополнительные продольные лопасти 16 и 17, расположенные с разных сторон основной продольной лопасти 9, происходит дополнительное перестроение потока с усилением поперечных течений, улучшающих смещение (фиг.2).In a design embodiment in which the polymer flow flows onto radially displaced additional longitudinal blades 16 and 17 located on different sides of the main longitudinal blade 9, an additional rearrangement of the flow occurs with increased transverse flows that improve displacement (Fig. 2 )

В варианте конструкции (фиг. 1) расплав полимера из секции 19 дополнительных продольных лопастей 15 поступает в секцию 18 дополнительных продольных лопастей 11, св занных между собой соединительными элементами 14 и повернутых относительно дополнительных продольных лопастей 11 секции 18 на угол . В области перехода из одной секции в другую расплав полимера раздел етс на .р д потоков и движетс в продольные каналы 13 секции 18, совершив необходимые гидродинамические перестроени , св занные с формированием профил скорости на начальном участке, поворотом потока и сменой направлений движени . Перестроени потоков с указанными гидродинамическими эффектами, как известно, обеспечивают их ускорение, замедление и по вление в них поперечных составл ющих, что повышает эффективность смещени . In the design embodiment (Fig. 1), the polymer melt from section 19 of additional longitudinal blades 15 enters section 18 of additional longitudinal blades 11, interconnected by connecting elements 14 and rotated by an angle relative to additional longitudinal blades 11 of section 18. In the region of transition from one section to another, the polymer melt is divided into a series of flows and moves into the longitudinal channels 13 of section 18, having completed the necessary hydrodynamic rearrangements associated with the formation of a velocity profile in the initial section, rotation of the flow, and change of direction of motion. Reconfigurations of flows with the indicated hydrodynamic effects, as is known, provide their acceleration, deceleration and the appearance of transverse components in them, which increases the efficiency of displacement.

Дальнейшее повышение эффективности смещени происходит в варианте конструкции с межсекционной переходной зоной 22, в которой концы 20 и 21 (фиг.1, 2) дополнительных продольных лопастей 11 и 15 секций 18 и 19 образуют решетку лопастей с каналами 23, при движении через которые расплав полимера подвергаетс интенсивному разделению дл развити поверхности полимера, участвующей в смешении.A further increase in the displacement efficiency occurs in a design with an intersectional transition zone 22, in which the ends 20 and 21 (Figs. 1, 2) of additional longitudinal blades 11 and 15 of sections 18 and 19 form a lattice of blades with channels 23, when the polymer melt moves through it undergoes intensive separation to develop the surface of the polymer involved in the blending.

Под углом /3 друг к другу могут быть расположены дополнительные продольные лопасти 15 секций 19 и 24, а значит, и образованные в пределах секций продольные каналы 13, через которые движетс пол имер (фиг.2). При этом интенсифицируетс At an angle of / 3 to each other, additional longitudinal blades 15 of sections 19 and 24 can be located, which means that longitudinal channels 13 are formed within the sections through which the floor meter moves (Fig. 2). It intensifies

движение полимера в окружном напрэвле нии, по вл ютс области ускоренного и замедленного движени поперечных потоков полимера, поворотов потока, сли ни не5 скольких потоков в услови х сжати или расширени . В зависимости от угла наклона можно ускорить или замедлить движение полимера в-продольных каналах 13 и целе- направленно.вли ть на услови его сли ни .the movement of the polymer in the circumferential direction, the regions of accelerated and slowed motion of the transverse polymer flows, rotation of the flow, if any more than 5 flows under conditions of compression or expansion appear. Depending on the angle of inclination, it is possible to accelerate or slow down the movement of the polymer in the longitudinal channels 13 and in a targeted manner.

0 В целом указанные особенности процесса позвол ют интенсифицировать перемешивание полимера.0 In general, the indicated process features make it possible to intensify polymer mixing.

Возможность обеспечени минимальных зазоров 25 (фиг.1) и уменьшение массыThe ability to provide minimum gaps 25 (figure 1) and weight reduction

5 полимера, наход щейс в этих зазорах и не участвующей в вышеописанных процессах смешени , реализуютс в конструкции смесител , в которой лопасти 11, 15, 16 и 17,8 и 9 образованы полост ми 13 (они же про0 дольные каналы 13) в теле вала 3, выполненного ступенчатым. Выбор минимальной величины зазора 26 объ сн етс возможностью точного изготовлени ступенчатого вала 3 и обеспечени его минимального5 of the polymer located in these gaps and not participating in the above mixing processes are realized in the mixer design, in which the blades 11, 15, 16 and 17.8 and 9 are formed by cavities 13 (they are longitudinal channels 13) in the shaft body 3, made stepped. The choice of the minimum clearance 26 is explained by the ability to accurately manufacture the stepped shaft 3 and ensure its minimum

5 радиального биени в этом варианте. Также существенно упрощаетс изготовление конструкции , так как :вал 3 представл ет собой одну деталь. Отпадают операции индивидуального изготовлени каждой лопасти, их5 radial beats in this embodiment. The manufacturing of the structure is also greatly simplified, since: the shaft 3 is one part. Individual manufacturing of each blade disappears, their

0 соединени между собой и совместной обработки в собранном виде.0 interconnection and joint processing in assembled form.

Данна конструкци смесител дл полимерного материала позвол ет обеспечить интенсификацию процесса смешени путемThis design of the mixer for polymeric material allows to intensify the mixing process by

5 интенсификации перемещений полимера по высоте смесител и в межлопастном пространстве , его взаимодействи с поперечными и осевыми струйными потоками в услови х сли ни полимера в продольных5 intensification of polymer movements along the height of the mixer and in the inter-blade space, its interaction with transverse and axial jet streams under conditions of polymer fusion in longitudinal

0 каналах. Интенсифицируетс массопере- нос полимера в осевом и окружном на- правлёни х. Перестроение потоков полимера, их разделение и сли ние обусловливают увеличение поверхности разде5 ла и интенсификацию перераспределени поверхностей контакта по всему объему смеси, что приводит к усреднению распределени компонентов смеси по всему объему композиции и повышению эффек0 тивности смешени .0 channels. The mass transfer of the polymer is intensified in the axial and circumferential directions. The rearrangement of polymer flows, their separation and merging cause an increase in the surface of the partition and an intensification of the redistribution of contact surfaces throughout the volume of the mixture, which leads to an averaging of the distribution of the components of the mixture throughout the volume of the composition and an increase in mixing efficiency.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION 1. A mixer for polymeric materials, comprising a housing with a cavity in which it is rotatably mounted

5 a shaft, and disks are fixed on the inner surface of the housing with the formation of gaps between the main longitudinal blades located on the shaft around the circumference with the formation of longitudinal channels between the polymer flow,

moreover, through holes are made in the disks and main longitudinal blades, characterized in that, in order to increase the bias efficiency of the polymers, the mixer is equipped with at least one additional longitudinal blade with through holes and slots, installed at an angle to at least one main longitudinal lobes.

2. The mixer according to claim 1, from l and h and y - so that at least one additional longitudinal blade is attached to at least one main longitudinal blade ..-: .-

3. The mixer according to claims 1 and 2, characterized in that at least two additional longitudinal blades are placed with the intersection in the cross section of the mixer,. .

4. The mixer according to claims 1 to 3, characterized in that at least one additional longitudinal blade is offset from the other in at least one gap along the length of the mixer.

5. The mixer according to paragraphs. 1-4, on the basis of which at least one

at least two additional longitudinal blades are fixed to the main longitudinal blade, offset one from the other in the radial direction.

56. The mixer according to claims 1-5, characterized in that in at least one gap along the length of the mixer, additional longitudinal blades are installed with the formation of two sections located with

0 offset in the circumferential direction one relative to the other.

7. The mixer according to claim 6, characterized in that the ends of the additional longitudinal vanes of one section are placed 5 between the ends of the additional longitudinal vanes of the other section.

8. The mixer according to claims 5 and 6, with the exception that in the cross section of the mixer at least two sections are formed with additional longitudinal 0 blades, located at an angle to one another.

9. The mixer according to claims 1 to 8, with the exception that in order to simplify the manufacture of the structure, the longitudinal blades are formed by cavities made in the shaft body.