SU1729767A1 - Смеситель дл полимерных материалов - Google Patents

Abstract

Использование: смешение 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 в смесител х повышенной эффективности. Сущность: размеИзобретение относитс  к переработке полимерных материалов и может быть использовано дл  не прерьш ого 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 дл  полимерных материалов, содержащий полый цилиндрический статор и цилиндрический ротор, установленный с возможностью вращени  щение конфузорных и диффузорных участков за выходом из углублений и перед входом в них. Смеситель содержит полый цилиндрический статор и цилиндрический ротор. Ротор смонтирован с возможностью вращени  внутри статора. На контактирующих поверхност х ротора и статора выполнены углублени . Конфузорные и диффузорные участки могут быть соединены с углублени ми посредством переходных каналов. Переходные каналы, конфузорные и диффузорные участки могут быть соединены между собой посредством обводных каналов. При переработке полимера смеситель позвол ет увеличить поверхность раздела и интенсифицировать распределение поверхностей контакта в смеси путем разделени  потока на струи, их пересечени , сли ни  и разделени  за счет интенсивного сдвига, среза и переворачивани  полимера, конфузорно-диффузорных движений, ускорени  и замедлени  потока в осевом и окружном направлени х. 6 з.п.ф- лы, 1 ил. внутри статора, причем на контактирующих поверхност х ротора и статора выполнено несколько параллельно идущих по окружности р дов углублений, расположенных так, что углублени  соседних р дов на поверхност х ротора и статора смещены по окружности , а р ды углублени  на роторе и статоре взаимно смещены в осевом направлении . Недостатком данной конструкции  вл етс  недостаточно эффективное смешение. В ней не предусмотрена возможность повышени  эффективности смешени  путем увесо С vi го о VI |0 Si

Description

личени  поверхности раздела и интенсификации распределени  поверхностей контакта в смеси на входе и выходе полимеров из углублений.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  смеситель дл  полимерных материалов , содержащий полый цилиндрический статор и цилиндрический ротор, смонтированный с возможностью вращени  внутри статора, причем на контактирующих поверхност х ротора и статора выполнены углублени  с конфузорными и диффузорными участками.

Недостатком известной конструкции  вл етс  недостаточно эффективное смешение из-за того, что конфузорные и диффу- зорные участки, раздел ющие поток полимера, размещены в пределах углублений и, следовательно, возможность разделени  полимера зависит от размеров углублени  и ограничена ими. Отсутствует возможность увеличени  поверхности раздела и интенсификации распределени  поверхностей контакта в смеси с помощью элементов конструкции, расположенных вне углублений.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности смешени  материалов.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в конструкции смесител  дл  полимерных материалов, содержащей полый цилиндрический статор и цилиндрический ротор, смонтированный с возможностью вращени  внутри статора, причем на контактирующих поверхност х ротора и статора выполнены углублени  и конфузорные и диффузорные участки, конфузорные и диф- фузорные участки размещены соответственно за выходом из углублений и перед входом в них.

Конфузорные и диффузорные участки соединены по меньшей мере с одним углублением посредством переходных каналов, выполненных на контактирующих поверхност х статора и ротора.

Конфузорные и диффузорные участки по меньшей мере одного углублени  соединены между собой посредством обводных каналов, выполненных на контактирующих поверхност х статора и ротора.

По меньшей мере два переходных канала соединены между собой посредством обводных каналов.

При этом у одного углублени  по меньшей мере один переходный канал соединен с конфузорными и диффузорными участками с помощью по меньшей мере одного обводного канала.

По меньшей мере один переходной канал соединен по меньшей мере одним обводным каналом с конфузорными и диффузорными участками по меньшей мере двух углублений.

Углублени  ротора и статора по высоте

могут быть выполнены из двух частей, одна из которых размещена на контактирующих поверхност х ротора и статора, а друга  образует внутреннюю часть углублений, причем размещенные на контактирующих

0 поверхност х ротора и статора части углублений выполнены ромбической формы и образованы соединением конфузорных и диффузорных участков.

На чертеже схематически изображен

5 предлагаемый смеситель.

Смеситель дл  полимерных материалов содержит полый цилиндрический статор 1 и цилиндрический ротор 2, вращающийс  внутри статора 1, причем на контактирую0 щих поверхност х 3 и 4 соответственно статора 1 и ротора 2 выполнены углублени  5 и 6 с конфузорными и диффузорными участками 7-29, размещенными за выходом из углублений 5 и 6 и перед входом в них с

5 образованием каналов дл  течени  полимера . Конфузорные и диффузорные участки могут быть непосредственно соединены с углублени ми. Например, диффузорный участок 8 и конфузорный участок 9 могут

0 быть непосредственно соединены с углублением 6 ротора 2. Конфузорные и диффузорные участки могут быть соединены с углублени ми переходными каналами 30- 35. Переходные каналы, конфузорные и

5 диффузорные участки могут быть соединены между собой с помощью обводных каналов 36-42. Например, переходной канал 30 одного углублени  соединен с конфузорным каналом 10 того же углублени  непосредст0 венно и с диффузорным каналом 8 другого углублени  обводным каналом 37. Переходной канал 34 соединен непосредственно с диффузорным каналом 21 и обводным каналом 40 - с конфузорным каналом 20 одного

5 и того же углублени . Кроме того, переходной канал 30 соединен вторым обводным каналом 38 с конфузорным участком 17 третьего углублени , а переходной канал 34 соединен вторым обводным каналом 41 с

0 диффузорным каналом 18 второго углублени . Углублени  ротора 2 и статора 1 по высоте могут быть выполнены из двух частей 43 и 44, одна из которых 43 размещена на контактирующих поверхност х 3 и 4 ро5 тора 2 и статора 1, а друга  44 образует внутреннюю часть углублений в телах ротора 2 и статора 1, причем размещенные на контактирующих поверхност х 3 и 4 части 43 углублений выполнены ромбической формы и образованы при непосредственном соединении конфузорных 12 и диффу- зорных 11 участков.

Работа смесител  дл  полимерных материалов заключаетс  в следующем.

Расплав полимера, состо щий из раз- личных компонентов, поступает между контактирующими поверхност ми 3 и 4 вращающегос  ротора 2 и неподвижного статора 1. При совмещении углублений 5 и 6 статора 1 и ротора 2 расплав полимера протекает по длине смесител  из углублений 5 в углублени  6 и наоборот, раздел  сь на большое число элементарных струй, которые пересекаютс  друг с другом, слива сь в углублени х и вновь раздел  сь на выходе из них. При сли нии происходит релаксаци  напр жений в расплаве полимера. В процессе движени  полимер испытывает интенсивные сдвиговые деформации, срез и переворачивание. Все это повышаетэффек- тивность смешени .

По сравнению с известными устройствами происходит увеличение числа струйных потоков, так как конфузорные и диффузорные участки располагаютс  за пределами углублений 5 и б, что позвол ет увеличить их число (при сохранении тех же размеров, что и в прототипе) по сравнению с их размещением в углублени х из-за увеличени  площади поверхностей ротора и статора, на которых они располагаютс , например участки 22 и 23. Из-за того, что конфузорные и диффузорные участки вынесены за пределы углублений увеличиваютс  размеры углублений, а следовательно, зоны смешени  в них, что интенсифицирует процессы среза и переворачивани  полимера и улучшает смешение. По вл етс  возможность существенного увеличени  длины конфузорных и диффузорных участков и переноса элементарных масс полимера , движущихс  в них на значительные рассто ни . Так, например, диффузорные и конфузорные участки 8, 10,11,19,20,21,17,18,28,29,25,27,24,26 и т.д. располагаютс  между углублени ми со- седнего р да, что при движении полимера в процессе смещени  обеспечивает (без перехода из углублени  в углубление) его перенос на рассто нии, превышающие длину углублени  на сумму длин конфузорного и диффузорного участков. Как известно, такие перестроени  потока улучшают смешение. В зависимости от длины, числа и ориентации конфузорных и диффузорных участков можно организовать зоны ускоренного и замедленного движени  полимера в осевом и окружном направлени х. Увеличение скоростей поперечных потоков в окружном направлении обеспечивают конфузорные и

диффузорные участки, ориентированные поперек потока, например, 13,14,16,25 и 27. Участки 24 и 26 увеличивают скорость движени  струй полимера в осевом направлении из-за увеличени  числа участков и уменьшени  площади их проходного сечени . Полимер может ускор тьс  или замедл тьс  только, например, со стороны входа или выхода из.углублений, двига сь на участках 7, 10, 13, 15 и т.д. При этом повышаетс  эффективность массопереноса и усреднений в значительно больших объемах композиции.

В варианте конструкции расплав полимера может двигатьс  через углублени , конфузорные и диффузорные участки, соединенные между собой переходными каналами 30-35. При этом эффективность смешени  повышаетс  из-за того. Что увеличиваетс  число перестроений потоков и дальность переноса элементарных масс полимера, что обуславливает выравнивание концентрации компонентов во всем объеме смеси. Переходные каналы могут быть выполнены профильными, например конфу- зорными 31 или диффузорными 35, и образовывать с конфузорными и диффузорными участками, например 17 и 18, системы конфузорно-диффузорных каналов, улучшающих смешение из-за развити  поперечных перемещений полимера.

Конфузорный участок 9 и диффузорный участок 8 могут быть соединены между собой обводным каналом 36. При этом часть расплава полимера переноситс  через канал 36 непосредственно с 8 на 9 участок, а друга  часть движетс  через углубление 6. При этом одновременно на процесс смешени  положительно вли ют два фактора: переворачивание и срез части полимера в углублении и ускоренный перенос части полимера с его поперечным вводом на участок 9. Учитыва  то, что движение полимера на этих участках при вращении ротора 2 начинаетс  не одновременно, интенсивность указанных процессов непрерывно измен етс . Поочередно превалирует вли ние то одного, то другого фактора.

Расплав полимера может двигатьс  в варианте конструкци через обводные каналы 42, соедин ющие переходные каналы 31 и 35. При этом интенсифицируютс  процессы смешени  в указанных переходных каналах одного углублени . Поперечные потоки, улучшающие смещение, усиливаютс  при соединении обводным каналом 39 переходных каналов 32 и 33.

При движении полимера переходной канал 30 может одновременно соедин тьс  непосредственно с конфузорным каналом

10 одного углублени  6 и обводными каналами 37 и 38 и диффузорным участком 8 и конфузорным участком 17 других углублений . Переходной канал 34 аналогичным образом соедин етс  обводными каналами 40 и 41 с конфузорным участком 20 и диффузорным участком 18. При этом существенно увеличивает объем материала, участвующего в образовании микропотоков, число их перестроений и сли ний, что существенно улучшает эффективность смешени .

При движении расплава полимера в углублени х , состо щих из двух частей 43 и 44, повышение эффективности смешени  объ сн етс  следующим. В этом случае ром- бическа  часть 43 достаточно велика по сравнению с внутренней частью углублений 44, чтобы при движении расплава полимера обеспечить на диффузорном участке 11 формирование профил  скоростей, характерно- го дл  плоского диффузорного пр молинейного потока. При движении полимера в области внутренней части 44 углуб- лений часть полимера движетс  в углубление, замедл   скорость, а друга  часть полимера продолжает двигатьс  пр молинейно , ускор  сь на конфузорном участке 12 части 43. При выходе полимера из внутренней части 44 углублений происходит его сли ние с пр молинейным ускоренным потоком части 43 и его деформаци  в услови х продольного раст жени  и поперечного сжати  расплава полимера.

Данна  конструкци  смесител  дл  полимерных материалов позвол ет осуще- ствить увеличение поверхности раздела и интенсифицировать распределение поверхностей контакта в смеси путем разделени  потока на струи, их пересечени , сли ни  и разделени  потока в услови х его перестроений, интенсивного сдвига, среза и переворачивани  полимера, кон- фузорно-диффузорных движений, ускорени  и замедлени  потока в осевом и окружном направлени х. При этом повы- шаетс  эффективность смешени .

Claims (7)

1. Смеситель дл  полимерных материалов , содержащий полый цилиндрический

статор и цилиндрический ротор, смонтированный с возможностью вращени  внутри статора, причем на контактирующих поверхност х ротора и статора выполнены углублени  и конфузорные и диффузорные участки, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности смешени  материалов, конфузорные и диффузорные участки размещены за пределами углублений.

2.Смеситель по п. 1,отличающийс  тем, что конфузорные и диффузорные участки соединены по меньшей мере с одним углублением посредством переходных каналов , выполненных на контактирующих поверхност |{ статора и ротора.

3.Смеситель по пп.1 и 2, отличающий с   тем, что конфузорные и диффузорные участки по меньшей мере одного углублени  соединены между собой посредством обводных каналов, выполненных на контактирующих поверхност х статора и ротора.

4.Смеситель по п.З, отличающий- с   тем, что по меньшей мере два переходных канала соединены между собой посредством обводных каналов.

5.Смеситель по пп.З и 4, отличающий с   тем, что у одного углублени  по меньшей мере один переходный канал соединен с конфузорным и диффузорным участками посредством по меньшей мере одного обводного канала.

6.Смеситель по пп. 3-5, отличающийс  тем, что по меньшей мере один переходный канал соединен по меньшей мере одним обводным каналом с конфузор- ными и диффузорными участками по меньшей мере двух углублений.

7. Смеситель по пп, 1-4, о т л и ч а ю щ и й- с   тем, что углублени  ротора и статора по высоте выполнены из двух частей, одна из которых размещена на контактирующих поверхност х ротора и статора, причем размещенные на контактирующих поверхност х ротора и статора части углублений выполнены ромбической формы и образованы соединением конфузорных и диффузорных участков.