Смеситель для полимерных материалов

 

Использование: непрерывное смешение полимер-полимерных композиций, полимеров с различными пигментами, а также а также высокодисперсными минеральными наполнителями в линиях для окрашивания, грануляции, получения и переработки полимерных материалов. Сущность изобретения: смеситель снабжен по меньшей мере одной дополнительной продольной лопастью со сквозными отверстиями и прорезями . Эта лопасть установлена под углом по меньшей мере к одной основной продольной лопасти. По меньшей мере одна дополнительная продольная 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 смесителя, По меньшей мере в одном зазоре подлине смесителя 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОспАтент сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4843681/05 (22) 29.05,90 (46) 23.02.93, Бюл. % 7 (71) Киевский политехнический институт, им,50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Д.Д.Рябинин, В.И.Сивецкий, А.Я.Малкин, А.С.Сахаров и С.В.Сивецкий (56) Патент США

N. 4330215, кл. В 29 В 1/06, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N 1500483, кл. В 29 В 7/38, 1989, Авторское свидетельство СССР

М 1620312, кл. В 29 В 7/38, 1991. (54) СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Использование: непрерывное смешение полимер-полимерных композиций, полимеров с различными пигментами, а также а также высокодисперсными минеральными

Изобретение относится к переработке полимерных материалов и может быть использовано для непрерывного смешения полимер-полимерных композиций, полимеров с различными пигментами, а также высокодисперсными минеральными наполнителями в линиях для окрашивания, грануляции, получения и переработки полимерных материалов, Целью изобретения является повышение эффективности смешения полимеров.

На фиг.1, 2 изображены продольный и поперечный разрезы смесителя соответственно.

Смеситель для полимерных материалов содержит корпус 1 с полостью 2, в которой,,5U„„1796473 А1 (я)5 8 29 В 7/38 наполнителями в линиях для окрашивания, грануляции, получения и переработки полимерных материалов. Сущность изобретения: смеситель снабжен по меньшей мере одной дополнительной продольной лопастью со сквозными отверстиями и прорезями, Эта лопасть установлена под углом по меньшей мере к одной основной продольной лопасти. По меньшей мере одна дополнительная продольная 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 смесителя, По меньшей мере в одном зазоре по длине смесителя дополнительнье 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. установлен с возможностью вращения вал 3 (фиг,1). На внутренней поверхности 4 корпуса 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 лопастях 8 и 9 выполнены сквозные отверстия 10, Смеситель снабжен по меньшей мере одной дополнительной продольной лопастью 11 со сквозными о,тверсти ями и прорезями 12, установленной под углом по меньшей мере к одной основной продольной лопасти.

В зазоре 7 (фиг,2, 3) размещены дополнительные продольные лопасти 11, установленные под углом 90 к основной

1796473 продольной лопасти 8 и параллельно основ. ной 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, Дополнительные продольные лопасти

11 могут быть соединены с валом 3 через основные продольнйе лопасти 8, на которых они закреплены (фиг,2). Дополнительные продольные лопасти 11 могут быть связаны между собой соединительными элементами 14 (фиг.1), и по меньшей мере одна из них соединена с валом 3, Дополнительные продольные лопасти

11 могут быть размещены с пересечением с дополнительными продольными лопастями

15 в поперечном сечении смесителя (фиг,2).

8 одном зазоре 7 по длине смесителя дополнительные продольные лопасти 11 могут быть смещены относительно дополнительных продольных лог|астей 15 (фиг,1, 2).

По меньшей мере на одной основной продольной лопасти, например лопасти 9, могут быть закреплены по меньшей мере две дополнительные продольные лопасти

16 и 17, смещенные относительно друг друга в радиальном направлении на величину 1 (фиг.2) и расположенные по ее разные стороны.

8 одном зазоре 7 между диска и 5 и 6 (фиг,1, 2) по длине смесителя дополнительные продольные лопасти 11 и 15 могут быть установлены с образованием двух секций 18 и 19, расположенных со смещением в окружном направлении относ тельно друг друга. Дополнительные продольные лопасти

11 секции 18 смещены по окружности относи-. тельно дополнительных продольных лопастей 15 секции 19 (на фиг.2 угол а =90О), 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 входящие 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) для течения полимера.

В поперечном сечении смесителя до, полнительными продольными лопастями 15 могут быть образованы по меньшей мере две секции 19 и 24 (фиг.2), расположенные под углом Pдруг к другу.

С целью упрощения изготовления конструкции основные продольные лопасти В и

9 и дополнительные продольные лопасти

11 — 17 могут быть образованы полостями 13 (одновременно являются и продольными каналами 13) в теле ступенчатого вала 3, образующего с внутренней поверхностью 4 корпуса 1 зазор 25.

Работа смесителя для полимерных материалов заключается в следующем. Расплав полимера, состоящий из различных компонентов, поступает в полость 2 корпуса

1 (фиг,1) и проходит через сквозные отверстия 10 диска 5, закрепленного на внутренней поверхности 4 корпуса 1, разделяясь на

15 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 и

20 среза между диском 5 и вращающимися на валу 3 в зазоре 7, образованном дисками 5 и 6, основными продольными лопастями 8, 9 и дополнительными продольными лопастями 11 и 15 со сквозными отверстиями 10 и прорезями 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 лопастей

11, 15 разделяется на большое число поперечных струйных потоков, затем сливающихся и смешивающихся в продольных каналах 13 (фиг,1, 2) с осевыми струйными потоками полимера. 8 предлагаемой конст35 рукции смесителя расплав полимера совершает интенсивные перемещения по высоте смесителя в межлопастном пространстве продольных каналов 13, Возникают интенсивные перемещения потоков полимера по

40 высоте смесителя иэ-за того, что высоты смежных продольных каналов 13 уменьшаются от центра к периферии смесителя, что обусловливает сжатие и расширение, а значит, ускорение и замедление окружных

45 струйных потоков полимера, вызывающее перемещение полимера по высоте смесителя и перестроение его потоков в продольных каналах 13. При перемещении полимера по высоте смесителя в межлопа50 стных каналах его потоки сливаются со струйными осевыми и поперечными потоками, что повышает эффективность смешения.

Указанные перестроения потоков, накладываясь на процессы слияния и разделения

55 осевых и поперечных струйных потоков, позволяют обеспечить высокую степень распределения компонентов смеси по всему объему композиции и существенно интенсифицировать процесс смешения.

1796473

Использование в конструкции пересекающихся дополнительных продольных лопастей 11 и 15 (фиг,2) позволяет при движении полимера обеспечить перестроение его потоков и перераспределение полимера между смежными продольными каналами 13, ускорять и замедлять его движение, что улучшает смешение.

Интенсификацйя перестроений потоков полимера в окружном направлении достигается при обтекании полимером дополнительных продольных лопастей 11 и

15, смещенных относительно друг друга по длине смесителя (фиг.1, 2).

В варианте конструкции, в котором поток полимера натекает на смещенные относительно 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).

В варианте конструкции (фиг.1) расплав полимера из секции 19 дополнительных продольных лойастей 15 поступает в секцию 18 дополнительных продольных лопастей 11, связанных между собой соединительными элементами 14 и повернутых Относительно дополнительных продольных лопастей 11 секции 18 на угол

a=90, В области перехода из одной секции в другую расплав полимера разделяется на ряд потоков и движется в продольные каналы 13 секции 18, совершив необходимые гидродинамические перестроения, связанные с формированием профиля скорости на начальном участке, поворотом потока и сменой направлений движения, Перестроения потоков с указанными гидродинамическими эффектами, как известно, обеспечивают их ускорение, замедление и появление в них поперечных составляющих, что повышает эффективность смешения. .Дальнейшее повышение эффективности смешения 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 подвергается интенсивному разделению для развития поверхности полимера, участвующей в смешении.

Под углом Р 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 движется полимер (фиг.2). При этом интенсифицируется

20 дольные каналы 13) в теле вала 3; выполненстью точного изготовления ступенчатого вала 3 и обеспечения его минимального

25 радиального биения в этом варианте. Также ального изготовления каждой лопасти, их

30 соединения между собой и совместной об35 полимера, их разделение и слияние обусловливают увеличение поверхности разде45 ла и интенсификацию перераспределения

50 лов, содержащий корпус с полостью, в которой установлен с возможностью вращения

55 вал, а на внутренней поверхности корпуса

15 движение полимера в окружном направле нии, появляются области ускоренного и замедленного движения поперечных потоков полимера. поворотов потока, слияния нескольких потоков в условиях сжатия или расширения. В зависимости от угла наклона можно ускорить или замедлить движение полимера в.продольных каналах 13 и целенап равлен но.влиять на условия его слияния.

В целом указанные особенности процесса позволяют интенсифицировать перемешивание полимера, Возможность обеспечения минимальных зазоров 25 (фиг.1) и уменьшение массы полимера, находящейся в этих зазорах и не участвующей в вышеописанных процессах смешения, реализуются в конструкции смесителя, в которой лопасти 11. 15, 16 и 17,8 и

9 образованы полостями 13 (они же проного ступенчатым, Выбор минимальной величин:ы зазора 26 обьясняется возможносущественно упрощается изготовление конструкции, так как вал 3 представляет собой одну деталь. Отпадают операции индивидуработки в собранном виде.

Данная конструкция смесителя для полимерного материала позволяет обеспечить интенсификацию процесса смешения путем интенсификации перемещений полимера по высоте смесителя и в ме>клопастном пространстве, его взаимодействия с поперечными и осевыми струйными потоками в условиях слияния полимера в продольных каналах. И нтенсифи ци руется массо пе ренос полимера в осевом и окружном направлениях, Перестроение потоков поверхностей контакта по всему объему смеси, что приводит к усреднению распределения компонентов смеси по всему обьему композиции и повышению эффективности смешения.

Формула изобретения

1. Смеситель для полимерных материазакреплены диски с образованием между собой зазоров для основных продольных лопастей, расположенных на валу по окружности с образованием между собой продольных каналов для течения полимера, 1796473

2 причем в дисках и основных продольных лопастях выполнены сквозные отверстия, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности смещения полимеров, смеситель снабжен по меньшей ме- 5 ре одной дополнительной продольной лопастью со сквозными отверстиями и прорезями, установленной под углом по меньшей мере к одной основной продольной лоп асти. 10

2. Смеситель tlo.п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что по меньшей мере одна дополнительная продольная лопасть закреплена по меньшей мере на одной основной продольной лопасти, 15

3. Смеситель по пп.1 и 2, о т.л и ч а юшийся тем, что меньшей мере две дополнительные продольные лопасти размещены с пересечением в поперечном сечении сме- . сителя, 20

4. Смеситель по п п.1 —.3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что по меньшей мере в одном зазо- . ре по длине смесителя по меньшей мере одна дополнительная продольная лопасть смещена относительно другой. 25

5. Смеситель по пп.1-4, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что по меньшей мере на одной основной продольной лопасти закреплены по меньшей мере две дополнительные продольные лопасти, смещенные одна относительно другой в радиальном направлении.

6, Смесительпо пп.1-5, отл и чаю щи йс я тем, что по меньшей мере в одном зазоре по длине смесителя дополнительные продольные лопасти установлены с образованием двух секций, расположенных со смещением в окружном направлении одна относительно другой, 7. Смеситель по п.6. о т л и ч а ю щ и йс я тем, что конца дополнительных продольных лопастей одной секции размещены между концами дополнительных продольных лопастей другой секции.

8. Смеситель по пп.5 и б, о т л и ч а юшийся: тем, что в поперечном сечении смесителя дополнительными продольными лопастями образованы по меньшей мере две секции, расположенные под углом одна к другой.

9. Смеситель по пп 1 — 8, о т л и ч à ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения изготовления конструкции, продольные лопасти образованы полостями, выполненными в теле вала, 1796473

Составитель ЛЛивенцова

Техред М.Моргентал Корректор Н.Слободяник

Редактор Г,бельская

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

Заказ 622 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ло изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, 4/Ь