Смеситель для полимерных материалов
Изобретение относится к переработке полимерных материалов. Оно может быть использовано для непрерывного смешения полимер-полимерных композиций, полимеров с пигментами, минеральными наполнителями в линиях для окрашивания, гранулирования. Цель изобретения - повышение эффективности смешения материалов. Для этого в смесителе, содержащем корпус и вращающийся ротор, на поверхности корпуса и ротора выполнены углубления. В полости ротора размещен вал. Между ротором и валом расположены смесительные элементы в виде цилиндров, одни из них прикреплены к корпусу, а другие - к ротору. Вал снабжен наконечником и элементами сопротивления. Наконечник соединен с валом подвижным соединением и упругой спиралью. Он м.б. снабжен источником силового воздействия. При работе смесителя происходят слияние и разделение потока материала, создается градиент давления перпендикулярно основному направлению движения материала. Это вызывает интенсивное распределение поверхностей контакта материала с элементами смесителя и повышение эффективности смешения. 10 З.п. ф-лы, 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК ИИЮ НМ
AATEfiug- Ыидцц
БЙЬЛИЭTE! ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К А BTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР (21) 4371286/31-05 (22) 28.01.88 (46) 23.01.90. Бюл. № 3 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции и Научно-производственное объединение «Пластмассы» (72) М. Л. Фридман, А. Я. Малкин, В. И. Сивецкий, А. С. Колеров, В. Н. Рябченков, Д. Д. Рябинин, С. О. Пристайлов и Е. Х. Ахматшйн. (53) 678.053.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1159796, кл. В 29 С 47/52, 1985. Патент Великобритании № 930339, кл. 87/2/А, опублик. 1962. (54) СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к переработке полимерных материалов. Оно м.б. использовано для непрерывного смешения полимерполимерных композиций, полимеров с пигИзобретение относится к переработке полимерчых материалов и может быть использовано для непрерывного смешения полимер-полимерных композиции, полимеров с различными пигментами, а также высокодисперсными минеральными наполнителями в линиях для окрашивания, гранулирования, получения и переработки полимерных материалов. Цель изобретения — повышение эффективности смешения материалов. На чертеже представлен смеситель, общий вид. Смеситель для полимерных материалов содержит корпус 1 и ротор 2, установлен„„Я0„„1537546 (51)5 В 29 В 7 40 2 ментами, минеральными наполнителями в линиях для окрашивания, гранул пования. Цель изобретения — повышение - рфективности смешения материалов. Для этого в смесителе, содержащем корпус и вра ща ющийся ротор, на поверхности корпуса и ротора выполнены углубления. В полости ротора размещен вал. Между ротором и валом расположены смесительные элементы в виде цилиндров, одни из них прикреплены к корпусу, а другие — к ротору. Вал снабжен наконечником и элементами сопротивления. Наконечник соединен с валом подвижным соединением и упругой спиралью. Он м.6. снабжен источником силового воздействия. При работе смесителя происходят слияние и разделение потока мгтерпала, создается градиент давления перпендикулярно основному направлению движения материала. Это вь зывает интенсивное распределение поверхностей контакта материала с элементами смесителя и повышение эффективности смешения. 10 з.п. ф-лы, 1 ил. ный B корпусе 1 с возможностью вращения. На внутренней поверхности 3 корпуса 1 и наружной поверхности 4 ротора 2 выполнены углубления 5 и 6 соответственно, образующие каналы 7 для течения полимера. B теле ротора 2 выполнена полость 8, в которой установлен смесительный элемент в виде вала 9, соединенного с ротором 2, а между ротором 2 и валом 9 установлены смесительные элемен — û в виде цилиндров 10 н 11, образующих с корпусом и ротором 2 каналы 12 и 13 для течения поли".åðà, цилиндр 11 соединен с корпусом 1 держателем 14, в котором выполнены сквозные отверстия 15 для течения полимера, а цилиндры 10 сое1537546 3 динены с ротором 2. Смесительные э.;ементы 10 и 11 могут быть выполнены в виде пластин. На поверхностях 16 смесительных элементов — цилиндров 10 или 11 и на внутренней поверхности 17 ротора 2 могут быть выполнены углубления 18 и )9, образующие каналы 20 для течения полимера. В смесительных элементах — - цилиндрах 10 и 11, например смесительном элементе 10, и роторе 2 могут быть выполнены продольные прорези 21 и 22 соответственно. В теле смесительных элементов 10 и 11 и ротора 2 могут быть выполнены сквозные отверстия 23 — 25. Полость 8 ротора 2 может быть выполнена конической и смесительные элементы 10 и 11 могут иметь переменные размеры, уменьшающиеся во взаимно противоположных направлениях у цилиндров 11, прикрепленных v, !рiоoтTоOр у 22, и цилиндров 10, прикрепленных держателем 14 к к )pпусу 1. Цилиндры 10 и 11 могут быть установлены наклонно к центральной оси смесителя. На валу 9 могут быть установлены элементы 26 сопротивления, образующие с прилегающим цилиндром 10 и/или 11 смесительные каналы 27 для течения полимера, например пересекающиеся. На поверхности 28 держателя 14 напротив торца 29 ротора 2 и торца 30 цилиндра 11 выполнены коллекторы 31 и 32, соединенные между собой каналами 33 и с отверстиями 23 и 15 соответстьенно в теле цилиндра 10, соединенного с корпусом 1, и в теле держателя 14. Поверхностью 34 держателя 14, обращенной в сторону выхода полимера из смесителя, и поверхностью 35 выходной части 36 корпуса 1, прикрепленной к держателю 14 и/или корпусу 1, образована смесительная камера 37, в которой установлен наконечник 38, соединенный с валом 9 и образуюгций с выходной частью и держателем 14 каналы 39 и 40 для течения полимера. Поверхность 41 наконечника 38, поверхность 38 выходной части 36 и поверхность 34 держателя 14 могут быть выполнены профильными и образовывать между собой профильные каналы, например каналы 39 и 40, которые могут быть выполнены криволинейными или конвергентно-дивергентными. На поверхности 41 наконечника 38, поверхности 35 выходной части 36 и поверхности 34 держателя 14 могут быть выполнены прорези 42--44. В теле наконечника 38 могут быть вышолнены сквозные отверстия 45, например пересекающиеся. Наконечник 38 может быть соединен с валом 9 подвижным соединением, например ось 46 может быть подвижно установлена в отверстии 47 и снабжена упорами (не показаны) и упругим элементом — спиралью 48, и снабжен истоником 49 силового воздействия. Выходная часть 36 корпуса 1 может быть снабжена дросселирующими элементами 50, установленными подвижно относительно нее и соединенными с источником 51 силового воздействия. С ме-...итель для полимерных материалов работает следующим образом. Расплав полимера, состоящий из различных компонентов, поступает в каналы 7, образованные углублениями 5 и 6, выполненными на неподвижной внутренней поверхчости 3 корпуса 1 и вращающейся наружной поверхности 4 ротора 2. Затем через каналы 12, образованные корпусом 1 и цилиндром 10, обтекая при этом торец 29 ро10 тора 2, и каналы 13, образованные ротором 2 и цилиндром 10 в полости 8, расплав полимера, обтекая цилиндр 1! и следующий за ним цилиндр 10, затем проходит через смеситсльные качалы 27 элементов 26 сопро)5 тивления. установленных на иглу 9, и смесительные цилиндры 10. При этом часть расплава полимера движется вдоль наружной поверхности 16 смесительного элемента 11, обтекая затем его торец 30. Зти потоки рас. плавя полимера соединяются в сквозном ЭО отверстии 5, расположенном в центре держателя 14. Часть расплава полимера в процессе движения ь смесителе поступает в сквозные отверстия 15, расположенные в теле держа25 теля 14. При:-том происходит эффектив . ное перемешивание полимера. В полости 8 ротора 2 может быть установлен только один смесительный элемент 10 или 11. При этом снижаются гидравлические потери энергии в смесителе. Зффекгивность смешения полимера повышается, если расплав полимера движется через канал я 20, образованные углубления..и 18 и 19, выполненными на поверхностях 16 "месительных элементов 10 илп 11 и на внутренней поверхности 17 ротора 2. Зффективнсе перераспределение мас35 сы полимера между вращающимися и неподвижными каналами в поле центробежных сил и создание градиента давления в направлении, перпендикулярном направлению движения основной массы полимера, достигается при движении полимера через 4О прорези 21 и 22 и сквозные отверстия 23 — 25, выполненные в теле смесительных элементов !О и :1 и ротора 2. Зти эффекты можно усилить путем выполнения полости 8 ротора конической и смесительных эле45 ментоз 10 и 11 переменных размеров, уменьша огцихся во взаимно противоположных направлениях, и путем уcTBrioBKH смеситель.ых элементов 10 и !! под наклоном к центральной оси смесителя. С цель.о устранени застойных зон в еб50 ласти торца 29 ротора 2 и тооца 30 смесительного элемента 1 на поверхности 28 выполнены коллекторы 31 и 32, которые обеспечивают движение полимера в этих областях. Из коллекторов 31 и 32 расплав полимера может г.ер-.-текать по качалам 33 и отверстиям 23 и 15 в области ." мень шим давлением. С целью р. ул i: îi àíèÿ сопротивления движению полимера и повы.— шения эффективности смешения особенно;, с, Iучае r.Mcc Teлей больших размеров, из оТ1537546 Формула изобретения 55 верстий 15 расплав полимера поступает в смесительную камеру 37, образованную поверхностью 34 держателя 14 и поверхностью 35 выходной части 36. В смесительной камере 37 расплав полимера движется по, каналам 39 и 40, образованным наконечником 38, вращающимся вместе с валод 9, выходной частью 36 и держателем 14. Часть расплава полимера может перетекать из канала 40 в канал 39 через сквозные отверстия 45, например пересекающиеся. Если каналы 39 и 40 выполнены профильными, например, криволинейными или конвергентно-дивергентными, то движение расплава полимера происходит между вращающейся профильной поверхностью,1 наконечника 38 и неподвижными профильными поверхностями 35 выходной части 36 и 34 держателя 14. Эти конструктивные особенности, а также наличие прорезей 42 — 44 на поверхностях 41, 35 и 34, позволяют добиться интенсивного перемешивания потоков расплава полимера, поступающих в смесительную камеру 37 из отверстия 15. Различные порции полимера, выходящие из различных отверстий 15 могли находиться до выхода из отверстий 15 в различных условиях деформирования. Поэтому движению расплава полимера в смесительной камере 37 обеспечивает необходимую однородность расплава полимера и получение изделий высокого качества. Эффективность работы смесителя существенно повышается при регулировании его сопротивления. С этой целью наконечник 38 может с помощью оси 46, перемещающейся в отверстии 47 и снабженной упорами (не показаны), изменять свое положение относительно выходной части 36 и держателя 14. При этом изменяется сопротивление каналов 39 и 40. Перемещение наконечника 38 может осуществляться под действием источника 49 силового воздействия. Н а конеч ни к 38 может непрерывно совершать колебательные движения или, переместившись, сохранять в дальнейшем свое положение. Если источник 49 силового воздействия отключен, то его роль может играть упругий элемент — — спираль 48. Например, при увеличении давления со стороны расплава полимера упругий элемент 48 позволяет наконечнику 38 перемещаться вперед и существенно уменьшить проходное сечение канала 39. Это,приводит сначала к увеличению сопротивления канала 39. 3атем вызывает развитие диссипативных процессоз, а следовательно, и уменьшение вязкости расплава полимера. При уменьшении вязкости расплава полимера в свою очередь уменьшается давление со стороны расплава полимера íà упругий элемент 48 и наконечник 38 возвращается в исходное положение. Тонкое регулирование сопротивления смесителя позволяют осущест вить дросселирующие элементы 50, действующие на расплав полимепа в канале 39. Они могут быть снабжены источником 51 силового воздействия. В качестве источников силового воздействия могут быть использованы различные виды приводов: гидравлический, механический, термоэлектрический и т.д. В предлагаемой конструкции смесителя для полимерных материалов происходят неоднократные слияния и разделейия потока полимера в условиях интенсивных сдвиговых деформаций между вращающимисяя и неподвижными поверхностями, перераспределение массы полимера между вращающимися и неподвижными каналами в поле центробежных сил, создается градиент давления в направлении, перпендикулярном основному направлению движения массы полимера, осуществляется подача, в зону смешения небольших порций полимера. Это обуславливает увеличение поверхности раздела и более интенсивное распределение поверхностей контакта по в ему обьему смеси, а следовательно, повышение эффективности смешения по сравнению с известными конструкциями смесителей. 1. Смеситель для полимерных материалов, содержащий корпус с выходной частью и ротор, установленный в корпусе с возможностью вращения, причем по внутренней поверхности корпуса и наружной поверхности ротора выполнены углубления, образующие каналы для течения полимера, отличающийся тем, что. с целью повышения эффективности смешения материалов, смеситель снабжен смесительными элементами в виде вала и цилиндров, причем в теле ротора выполнена полость, в которой установлен вал, соединенный с ротором, а цилиндры размещены между ротором и валом с образованием каналов для течения полимера, при этом одни цилиндры соединены с ротором, а другие — с корпусом посредством держателя, в котором выполнены сквозные отверстия для прохода полимера. 2. С меситель llo Il. 1, отли ча ющиися тем, что на поверхностях цилиндров и внутренней поверхности ротора выполнены углубления, образующие каналы для течения полимера. 3. Смеситель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в цилиндрах и роторе выполнены продольные прорези. 4. Смеситель по пп. 1 — 3, отличающийся тем, что в теле цилиндров и ротора выполнены сквозные отверстия. 5. Смеситель llo пп. 1 — 4, отличающийся тем, что полоть ротора выполнена конической, а цилиндры имеют переменные размеры. уменьшающиеся во взаимных противоположных направлениях у цилиндров, прикрепленных соответственно к ротору и держателе;l — к корпус 1537546 C0cTBBHT(, ü „1. Кольцова Редактор М. Бланар Текред И. Верее Корректnp М. Ножа, Заказ 138 Тираж 523 Подпис; îå ВНИИГ1И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж вЂ” -35, Раушская наб., д. 4/5 Г1роизводственно-издательский комбинаг «11атент», г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 6. Смеситель по пп. 1 — 5, отличающийся тем, что вал снабжен установленными на нем элементами сопротивления, образующими с прилегающими цилиндрами смесительные каналы для течения полимера, 7. Смеситель по п. 1, отличающийся тем, что на поверхности держателя напротив торцов ротора и установленных на нем цилиндров выполнены коллекторы, соединенные между собой каналами. 8. Смеситель по пп. l — 7, отличающийся тем, что вал снабжен соединенным с ним наконечником, размещенным в смесительной камере, образованной поверхностью держателя, обращенной в сторону. выхода из cve8 сйтеля, и поверхностью вь1ходной части корпуса, причем наконечник смонтирован с образованием с поверхностями корпуса и держателя каналов для течения полимера. 9. Смеситель по пп. 1 — 8, отличающийся тем, что на поверхностях наконечника, выходной части корпуса и держателя выполнены прорези. 10. Смеситель по пп. 1 — 9, отличающийся тем, что в теле наконечника выполнены 1Й сквозные отверстия. 11. Смеситель по пп. 1 — 10, отличающийся тем„что наконечник снабжен источником силового воздействия и соединен с валом подвижным соединением и упругой спиралью.
