Смеситель для полимерных материалов

 

Изобретение относится к переработке полимерных материалов, может быть использовано для непрерывного смешения полимер-полимерных систем и полимеров с различными добавками в линиях для окрашивания, гранулирования, получения и переработки полимерных материалов. Целью изобретения является повышение эффективности смешения и снижение пульсации расплава полимера. Для этого смеситель содержит два рабочих органа: корпус и ротор, установленный в корпусе подвижно. На внутренней поверхности корпуса и на наружной поверхности ротора систематически по окружности и рядами выполнены углубления. На наружной поверхности ротора и на внутренней поверхности корпуса выполнено не менее одного открытого канала протяженностью по окружности по меньшей мере равной величине удвоенного окружного шага углублений, образующих с ним общую полость. По меньшей мере один открытый канал м.б. выполнен замкнутым. По крайней мере один открытый канал м.б.выполнен так, что его начало смещено относительно его конца в направлении продольной оси смесителя. По меньшей мере один открытый канал м.б. выполнен зигзагообразным, разветвляющимся или разветвляющимся-сходящимся. В результате интенсивного сдвига, многократного разделения и слияния потоков полимера в продольном и поперечном направлениях при течении в углублениях и открытых каналах происходит тонкое диспергирование ингредиентов смеси. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И)

Eg1)g В 29 В 7/38

А1

1, Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4447616/31-05 (22) 23.06.88 (46) 07.10.90. Вюл. №- 37 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.И.Сивецкий, Д.Э.Сидоров, А.Я.Малкин, С.О,Пристайлов, В.А.Ануфриев, П.П.Демин и В.С.Рахманов (53) 678.053.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1388292, кл . В 29 В 7/32, 1987.

Патент Великобритании № 930339, кл. В 29 Ь, опублик. 1963. (54) СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к переработке полимерных материалов, может быть использовано для непрерывного смешения полимер-полимерных систем и полимеров с различными добавками в линиях для окрашивания, гранулирования, получения и переработки полимерных материалов. Целью изобретения является повьппение эффективности смешения . и снижение пульсации расплава полимера. Для этого смеситель содержит два

Изобретение относится к переработке полимерных материалов и может быть использовано в химической промышленности для непрерывного смешения полимер-полимерных систем и полимеров с различными добавками в линиях гпя окрашивания, гранулирования, получения и переработки полимерных материалов, 2 рабочих органа: корпус и ротор, установленный в корпусе подвижно. На внутренней поверхности корпуса и на наружной поверхности ротора систематически по окружности и рядами выполнены углубления. На наружной поверхности ротора и на внутренней поверхности корпуса выполнено не менее одного открытого канала протяженностью по окружности по меньшей мере равной величине удвоенного окружного шага углублений, образующих с ним общую полость.

По меньшей мере один открытый канал м.б. выполнен замкнутым. По крайней мере один открытый канал м.б. выполнен так, что его начало смещено относительно его конца в направлении продольной оси смесителя. По меньшей мере один открытый канал м.б. выполнен зигзагообразным, разветвляющимся или разветвляющимся-сходящимся. В результате интенсивного сдвига, многократного разделения и слияния потоков полимера в продольном и поперечном t направлениях при течении в углублениях и открытых каналах происходит тонкое диспергирование ингредиентов смеси, 4 з.п.ф-лы, 4 ил.

Целью изобретения является повьппение эффективности смешения и снижение пульсации расплава полимера.

На фиг.1 показан вариант исполнения смесителя; на фиг.2-4 примеры взаимодействия углублений с окружными открытыми каналами.

1597272

Смеситель (фиг.1) содержит два рабочих органа, полый корпус 1 и ротор 2, установленный в корпусе 1 подвижно °

На внутренней рабочей поверхности 3 корпуса 1 систематически по окружности с заданным окружным шагом и рядами выполнены углубления 4 (на невидимой поверхности показаны пунктиром). На наружной рабочей поверхности 5 ротора 2 выполнены открытые каналы 6, каждый протяженностью по окружности (1 ) по меньшей мере равным величине удвоенного окружного шага (Н ) (фиг.2) углублений 4, образующих с ним общую полость 7, т.е.

1 З2Н в

На фиг.1 показан смеситель, на наружной рабочей поверхности 5 ротора 2 которого выполнены открытые каналы 6, 20 в том числе замкнутые по окружности ротора 2 (канал 8) и замкнутые сами на себя (канал 9), а также открытые каналы со смещенными в направлении продольной оси 10 смесителя началом 11 15 и концом 12 (канал 13), зигзагообразный канал 14, разветвляющийся канал 15, разветвляющийся-сходящийся канал 16. Ротор 2 может быть установлен в корпусе 1 неподвижно, тогда открытые каналы 6,8,9,13-16 и углубления 4 на внутренней поверхности 3 корпуса 1 образуют систему неподвижных разветвляющихся, пересекающихся, сходящихся проходных каналов (показано стрелками).

Ротор 2 смесителя может быть закреплен на червяке 17 червячного пресса либо пслучать рабочие движения от автономного привода (не пока40 зан). Корпус 1 имеет полость 18 для расплава.

Углубление 4 и открытые каналы 6,8, 9,13-16 могут быть выполнены на рабочей поверхности по меньшей мере одного из рабочих органов ° Согласно фиг..1 углубления 4 выполнены в корпусе 1, а открытые качалы — в роторе 2.

Смеситель работает следукщим образом.

Расплав полимера, состоящий из раз-, личных ингридиентов подается червячком 17 в полость 18 корпуса 1. Далее, псд действием избыточного давления, продвигается в углубления 4 на внут55 ренней поверхности 3 корпуса 1 (движение расплава полимера показано стрелками), где разбивается на отдельные потоки, которые перетекают в открытые каналы 6,8,9,10,14-16 на наружной поверхности 5 ротора 2 и далее в углубления 4. При этом объемы расплава полимера имеют возможность перетекания по открытым каналам 6,8, 9,13-16 в окружном направлении, за счет чего значительно большее количество углублений 4 при вращении ротора 2 остаются открытыми напроход, при этом углубления 4 питаются расплавом более равномерно. Это сказывается изменением пульсаций подготавливаемого расплава и дает возможность получать равнотолщинное. изделие, Открытый окружной канал 8 замкнут по окружности ротора 2. Он дает возможность накладывать на полимер равномерный по длине открытого канала 8 сдвиг, определяя этим одинаковое качество смешения всех объемов расплава, находящихся в нем. Открытый канал 9 (замкнутый сам на себя) дает возможность повысить эффект перемешивания за счет циркуляции полимера в его замкнутом контуре. Открытый канал 13 со смещенными в награвлении основной .оси 10 смесителя началом 11 и концом 12 дает возможность потоку расплава проходить в углубления 4, расположенные со значительным смещением в направленчи основной оси 10 смесителя, что определяет качество смешения во всем объеме смесителя (фиг.3).Открытый канал 14 (зигзагообразный1 позволяет осуществлять систематическое частое питание углублений 4 расплавом только из одного канала 14 (фиг.4),тогда как,. например один открытый канал 12 (фиг.3) питает каждое из углублений 4 один раз эа один. оборот ротора 2. Разветвляющиеся каналы, например канал 15, и разветвляющиеся-сходящиеся каналы,.например канал 16 (фиг.I) дают воэможность организовать большое число разделений-слияний потока расплава полимера в условиях интенсивного сдвига при вращении ротора 2, что значительно увеличивает поверхность раздела компонентов и, следовательно, улучшается качество смешения. Выполнение открытых каналов, размеры и размещение, которых удовлетворяют условию

1 ),2Н обеспечивает возможность образования весьма разветвленной сети проходных каналов при одновременном взаимодействии со значительным числом углубле5 159727 ,ний 4, так как (фиг.2-4) выполнение этого условия позволяет одновременно распределять весь элементарный объем расплава в одном углублении и, как ми- нимум, в трех элементарных углублениях 4 при выполнении условия 1 = 2Н, е е т ° е. троекратно увеличивается число вновь образуемых поверхностей раздела компонентов. При этом качество смешения значительно улучшается также за счет того, что расплав при вращении тетечет по каналу поперечно, размер ксторого значительно меньше, чем длина, благодаря чему происходит фибрилизация компонентов, что при переориентации элементарных объемов при течении расплава в зигзагообразных, смещенных и, разветвляющихся каналах приво. дит к уменьшению размеров диспергируе-20 мых компонентов, Таким образом, увеличение поверхностей контакта компонентов за счет увеличения числа разделений потока, за счет фибрилизации компонентов, за счет интенсификации процессов сдвига при удлинении срезывающих . кромок каналов (так как

1 р 2F > ), а также за счет увеличения числа пересечений приводит к улучшению качества смешения. 30 полости.

2. Смеситель по п.1 о т л и ч а ю— шийся тем, что по меньшей мере один открытый канал на поверхности рабочего органа выполнен замкнутым.

3. Смеситель по пп.1 и 2, о т— л и ч а ю шийся тем, что по меньшей мере один открытый канал на поверхности рабочего органа выполнен с возможностью смещения его начала относительно конца в направлении продольной оси смесителя °

4. Смеситель по пп.1-3, о т л и— ч а ю шийся тем, что по меньшей мере один открытый канал на поверхности рабочего органа выполнен зигзагообразным..

5. Смеситель по пп.1-4, î r л и— ч а ю шийся тем, что по меньшей мере один открытый канал на поверх- . ности рабочего органа выполнен с разветвлениями.

Таким образом, проходя через смеситель, полимер претерпевает значительные сдвиговые деформации при перетекании в открытых каналах 6,8,9,13-, 16, а также подвергается поперечному срезу при перетекании из открытых ка-. налов 6,8,9,13-16 в углубления 4 и наоборот во время вращения ротора 2.

Таким образом, в результате интен- 40 сивного сдвига, многократного разделения и слияния потоков полимера в продольном и поперечном направлениях интенсивного сдвига малых порций расплава при течении в углублениях 4 4 и открытых окружных каналах 6,8,9, l3-16 происходит достаточно тонкое диспергирование ингредиентов смеси и перераспределение их во всем ее объеме ° При вращении ротора 2 значитель ное количество углублений 4 в результате постоянного взаимодействия с . открытыми окружными каналами 6,8, 9, 13-16 остаются открытыми напроход в г 6 любой момент времени, что снижает пульсации подготавливаемого расплава.

При работе смесителя процессы смещения протекают эффективнее, а пульсация подготавливаемого расплава снижается, что способствует повышению производительности оборудования и качества получаемых изделий.

Формул а изобретения

1. Смеситель для полимерных материалов, содержащий два рабочих органа с рабочими поверхностями, один из которых выполнен в виде полого корпуса, а другой — в виде установленного подвижно в корпусе ротора, причем по рабочей псверхности по меньшей мере одного из рабочих органов выполнены расположенные систематически по окружности с заданным окружным шагом и рядами углубления, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения эффективности смешения и снижения пульсаций расплава полимера, по рабочей поверхности по меньшей мере одного рабочего органа выполнен по меньшей мере один открытый с поверхности канал, длина которого по окружности по меньшей мере равна величине удвоенного окружного шага углублений, сообщенных с каналом для образования общей

3 g 8 15

О 11 10

Подписное

Тираж 538

ВНИИПИ Государственного комитета rtb изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Редактор Г.Гербер

Заказ 3026

1597272

8 f5 5

12 щ

Составитель Л.Кольцова

Техред М.Дндык Корректор Л. Бескид: