SU1729766A1 - Смеситель дл полимерных материалов - Google Patents

Abstract

Использование:смещение полимер-полимерных композиций, полимеров с различными пигментами и высокодисперсными минеральными наполнител ми в лини х дл  окрашивани  гранул ции, получени  и переработки полимерных материалов в смесител х повышенной эффективности. Сущность: снабжение подвижных смесительных элементов опорными элементами, а смесительных элементов, установленных на валу; - толкател ми. Смесительные элементы размещены с возможностью контакта толкател  и опорных элементов. Вал установлен в корпусе смесител . 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 смесител  усиливаютс  поперечные потоки, пульсации и колебани  расплава полимера, увеличиваетс  поверхность раздела и обеспечиваетс  интенсивное распределение поверхностей контакта .по всему объему смеси. 3 з.п.ф-лы, 3 ил. (Л

Description

Изобретение относитс  к переработке полимерных материалов и может быть использовано дл  непрерывного смешени  полимер-полимерных композиций, полимеров с различными пигментами, а также вы- сокодисперсными минеральными наполнител ми в лини х дл  окрашивани , гранул ции, получени  и переработки полимерных материалов.

Известен смеситель д/-  полимерных материалов, содержащий корпус с размещенным внутри него вращающимс  валом, причем на корпусе и на валу установлены

диски с прорез ми, образующие каналы дл  течени  полимера.

Недостатком данной конструкции  вл етс  неэффективное смешение полимеров, В конструкции не предусмотрены возможности неоднократного разделени  и сли ни  потока полимера путем продавливани  через отверсти , выполненные в дисках, подачи в зону смешени  небольших порций полимера, создани  градиента давлени  в направлении, перпендикул рном основному направлению движени  массы полимера .

VJ го ю

4 О О

Известен смеситель дл  полимерных материалов, содержащий корпус с полостью , в которой установлен вращающийс  вал, а на корпусе закреплены диски, образующие между собой зазоры, в которые вхо- д т диски, установленные на валу, причем в дисках выполнены сквозные отверсти .

Недостатком данной конструкции  вл етс  неэффективное смешение из-за отсутстви  в смесителе смесительных элементов, совершающих колебательные движени  вокруг собственных осей, в результате которых происход т торможени  и замедлени  потока с усилением поперечных перемещений полимера и р д других эффектов, улуч- шающих смешение.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  смеситель дл  полимерных материалов, содержащий корпус с входным отверстием и полостью, в которой установлен вал, а на внутренней поверхности корпуса закреплены смесительные элементы со сквозными отверсти ми , в зазорах между которыми расположены смесительные элементы со сквозными отверсти ми и прорез ми, установленные на валу, причем в полости установлен по меньшей мере один подвижный элемент.

Недостатком данной конструкции  вл - етс  неэффективное смешение из-за отсутстви  продольных колебаний смесительных элементов, торможений и замедлений потока полимера, его пульсаций, поворотов и поперечных перемещений и большие поте- ри энергии, затрачиваемой на приведение в движение смесительных элементов при использовании индивидуальных приводов.

Цель изобретени  - повышение эффективности смешени  при снижении потерь энергии.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в смесителе дл  полимерных материалов, содержащем корпус с входным отверстием и полостью, в которой установлен вал, а на внутренней поверхности корпуса закреплены смесительные элементы со сквозными отверсти ми и прорез ми, в зазорах между которыми расположены смесительные элементы со сквозными отверсти ми и проре- з ми, установленные на валу, причем в полости установлен по меньшей мере один подвижный смесительный элемент, смесительный 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 элементами , при этом выступы размещены в пазах, выполненных на внутренней поверхности корпуса, причем подвижные элементы и смесительные элементы, установленные на валу, размещены с возможностью контакта толкател  и опорных элементов.

Смесительные элементы, установленные на валу, могут быть размещены по длине смесител  с чередованием с подвижными смесительными элементами.

Пазы по длине смесител  могут быть смещены относительно друг друга по окружности . Подвижные смесительные элементы могут быть кинематически св заны между собой.

На фиг. 1 показан смеситель дл  полимерных материалов, продольный разрез; на фиг. 2-то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - вариант конструктивного выполнени  смесител .

Смеситель дл  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 отверсти ми 7 и прорез ми 8. В зазорах 9 между смесительными элементами 6 расположены смесительные элементы 10, установленные на валу 4 и выполненные со сквозными отверсти ми 7 и прорез ми 8, и подвижные смесительные элементы 11 со сквозными отверсти ми 7 и прорез ми 8. Подвижные смесительные элементы 11 снабжены опорными элементами 12, закрепленными на их поверхност х 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 толкател ми 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 толкател  16 и опорных элементов 12. Смесительные элементы 10 и подвижные смесительные элементы 11 могут быть размещены с чередованием по длине смесител . По длине смесител  пазы 15 могут быть смещены относительно друг друга по окружности с образованием углов (р , На поверхност х смесительных элементов могут быть установлены стержни (например, стержни 18 смесительных элементов 10). Подвижные смесительные элементы 11 могут быть кинемагически св заны между собой (например, т гами 19). Подвижные смесительные элементы 11 при движении образуют с внутренней поверхностью 5 корпуса 1 каналы 20 и 21.

Работа смесител  дл  полимерных материалов заключаетс  в следующем.

Расплав полимера, состо щий из различных компонентов, поступает через входные отверсти  2 корпуса 1 в полость 3. Проход  через сквозные отверсти  7 и прорези 8 подвижного смесительного элемента 11 смесительного элемента 10, установленного на валу 4, в зазоре 9 расплав полимера участвует во вращательном движении вместе со смесительным элементом 10, что обеспечивает поперечный перенос массы полимера, улучшающий смешение. Из сквозных отверстий 7 и прорезей 8 смесительного элемента 10 расплав полимера поступает в сквозные отверсти  7 и прорези 8 подвижного смесительного элемента 11. Подвижный смесительный элемент 11 совершает непрерывные повороты вокруг выступов 14 в пазах 15. Между ним и внутренней поверхностью 5 корпуса 1 образуютс  каналы 20 и 21 дл  течени  полимера , проходное сечение которых непрерывно измен етс . При этом измен етс  скорость движени  расплава полимера в указанных каналах. Кроме того, при повороте смесительного элемента 11 его части, образующие каналы 20 и 21, расположенные по разные стороны от выступов 14, совершают поворот в противоположные стороны. Например , часть смесительного элемента 11, образующего канал 21, движетс  по направлению к входному отверстию 2, а часть смесительного элемента 11, образующа  канал 20, - от него. При этом в канале 20 создаетс  область пониженного сопротивлени  и преимущественного движени  полимера. В то же врем  противоположна  часть смесительного элемента 11 движетс  в сторону входного отверсти  2 навстречу потоку полимера и замедл ет его движение, создава  область повышенного сопротивлени . При этом создаютс  поперечные потоки полимера из области повышенного давлени  в канале 21 в область пониженного давлени  в канале 20. При повороте смесительного элемента 11 направление поперечых потоков измен етс  на противоположное, что приводит к созданию пульсаций в потоке полимера и интенсивных вторичных течений, закруток потока, которые, как известно, существенно улучшают смешение. Сквозные отверсти  7 и прорези 8 поворотного смесительного элемента 11 раздел ют поток полимера на значительное число непрерывно

измен ющих направление движени  струйных потоков, которые сливаютс  при повороте смесительного элемента с основными пульсирующими потоками. Так как скорость

и направление движени  полимера в каналах 20, 21 и сквозных отверсти х 7 и прорез х 8 непрерывно измен етс , то измен етс  продолжительность и частота контактов элементарных объемов полиме0 ра, участвующих в смешении, и интенсивность молекул рных взаимодействий. Наличие струйного движени  малых порций полимера и сложного пульсирующего движени  полимера в услови х знакоперемен5 кого поперечного градиента давлени  и воздействие вращающегос  струйного потока полимера интенсифицирует процессы массопереноса, сли ни  и разделени  полимера при увеличении поверхности его раз0 дела и интенсифицирует распределение поверхностей контакта по всему объему смеси.

Поворот подвижных смесительных элементов 11 осуществл етс  следующим об5 разом.

При вращении смесительного элемента 10 толкатель 16 на его поверхности 17 поочередно воздействует на опорные элементы 12 на поверхности 13 смесительных элемен0 тов 11, установленные по обе стороны от выступов 14, и вызывает их поворот соответственно в направлении к входному отверстию 2 и от него. При движении расплава полимера в варианте конструкции, в кото5 рой по длине смесител  чередуютс  вращающиес  10 и подвижные 11 смесительные элементы, можно организовать колебание подвижных смесительных элементов 11 так, чтобы они поворачивались в протиополож0 ных направлени х. При этом интенсифицируютс  поперечные потоки полимера из-за резких поворотов полимера и образовани  диффузионных потоков в поперечном сечении смесител .

5 Эффективность смещени  еще более повышаетс  в варианте конструкции, в котором пазы 15 смещены относительно друг друга по окружности на угол р. При этом на описанный выше процесс смешени  накла0 дываютс  повороты потока, привод щие к по влению винтообразных или зигзагообразных течений по длине смесител . Расплав полимера при этом движетс  в каналах 20 и.21, которые смещены по окружности

5 относительно друг друга по длине смесител .

В варианте конструкции, где подвижные смесительные элементы 11 кинематически св заны между собой, несколько подвижных смесительных элементов 11 могут быть расположены непосредственно один за другим и при вращении смесительного элемента 10 автоматически осуществл етс  поворот нескольких смесительных элементов 11, св занных между собой т га- ми 19. Это позвол ет снизить величину сдвиговых деформаций и обеспечить релаксацию напр жений в смесителе путем уменьшени  числа вращающихс  смесительных элементов 10, а следовательно, и трени  расплава между вращающимис  и колеблющимис  поверхност ми смесительных элементов без ухудшени  эффективности смешени . Отсутствует необходимость устанавливать вал на всей длине смесител . снижаетс  гидравлическое сопротивление смесител  и потери энергии на его преодоление .

В варианте конструкции эффективность смешени  можно повысить путем совместного действи  на расплав полимера стержней 18, неподвижно закрепленных на смесительных элементах 10, 6 и 11, под действием которых увеличиваетс  поверхность раздела полимера и улучшаетс  смешение.

В данном смесителе механическа  энерги , затрачиваема  на процесс смешени , уменьшаетс , так как практически ис- пользуетс  только один привод дл  вращени  вала 4,

Предлагаема  конструкци  смесител  позвол ет значительно усилить поперечные потоки, пульсации и колебани  расплава полимера, существенно увеличить поверхность раздела и обеспечить интенсивное распределение поверхностей контакта по всему объему смеси, что обеспечивает повы- шение эффективности смешени  при снижении потерь энергии.

Claims (4)

1.Смеситель дл  полимерных материалов , содержащий корпус с входным отверстием и полостью, в которой установлен вал, а на внутренней поверхности корпуса закреплены смесительные элементы со сквозными отверсти ми и прорез ми, в зазорах между которыми расположены смесительные элементы со сквозными отверсти ми и прорез ми, установленные на валу, причем в полости установлен по меньшей мере один подвижный смесительный элемент, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности смешени  при снижении потерь энергии, смесительный 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 элементами, при этом выступы размещены в пазах, выполненных на внутренней поверхности корпуса , причем подвижные смесительные элементы и смесительные элементы, установленные на валу, размещены с возможностью контакта толкател  и опорных элементов.

2.Смеситель по п. 1,отличающийс  тем, что смесительные элементы, установленные на валу, размещены по длине смесител  с чередованием с подвижными смесительными элементами.

3.Смеситель по пп. 1и 2, отличающий с   тем, что пазы по длине смесител  смещены относительно друг друга по окружности .

4.Смеситель по пп. 1 и 3, отличающий с   тем, что подвижные смесительные элементы кинематически св заны между собой .

Щи г. 2