Смеситель для полимерных материалов

 

Использование: переработка полимер ных материалов при непрерывном смешении полимер-полимерных композиций, полимеров с различными пигментами, а также высокодисперсными минеральными наполнителями в линиях для окрашивания грануляции, получения и переработки полимерных материалов. Сущность: по меньшей мере одна полость между смежными дисками снабжена переходным смесительным элементом со сквозными отверстиями и цилиндрической полостью. Продольная ось этой полости расположена под углом к оси смесителя. При этом подвижный смесительный элемент выполнен в виде цилиндра и размещен в цилиндрической полости. Причем смесительные каналы расположены с возможностью соединения с продольными каналами смежных дисков посредством сквозных отверстий переходного смесительного элемента. По меньшей мере на одной из сопряженных поверхностей переходного смесительного элемента и цилиндра могут быть выполнены винтовые каналы . 3 з.п. ф-лы, 4 ил. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 29 В 7/30

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4910477/05 (22) 12.02.91 (46) 15.03,93, Бюл. N 10 (71) Киевский политехнический институт им,50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Д,Д,Рябинин, В.И.Сивецкий, С.О.Пристайлов, Д.Ç.Сидоров и С.В.Сивецкий (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 897555, кл. В 29 С 47/50, 1980;

Автосркое свидетел.ьство СССР

N 1214441, кл. В 29 В 7/32, 1984.

Авторское свидетельство СССР ¹ 1577980, кл. В 29 В 7/30,.1988. (54) СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХМАТЕРИАЛОВ (57) Использование: переработка полимер-. ных материалов при непрерывном смешении йолимер-полимерных композиций, полимеров с различными пигментами, а так. же высокодисперсными минеральными наИзобретение 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 настоящего изобретения является повышение эффективности смешения.

„,. Ж„„1801749 А1 полнителями в линиях для окрашивания грануляции, получения и переработки полимерных материалов. Сущность: по меньшей мере одна полость между смежными дисками снабжена переходным смесительным элементом со сквозными отверстиями и цилиндрической полостью. Продольная ось этой полости расположена под углам к оси смесителя. При этом подвижный смесительный элемент выполнен в виде цилиндра и размещен в цилиндрической полости.

Причем смесительные каналы расположены с возможностью соединения с продольными каналами смежных дисков посредством сквозных отверстий переходного смесительного элемента. По меньшей мере на одной из сопряженных поверхностей переходного смесительного элемента и цилиндра могут быть выполнены винтовые каналы. 3 з,п, ф-лы, 4 ил.

На фиг.1 изображен продольный разрез смесителя; на фиг.2 и 3 — выполнение сопряженных поверхностей смесительных элементов с винтовыми каналами; на фиг. 4— вариант конструктивного выполнения цилиндра.

Смеситель для полимерных материалов содержит корпус 1 (фиг,1) и последовательно расположенные в нем смесительные элементы в виде дисков 2. 3, 4, 5 с продольными каналами 6 для прохода полимера и полос стями 7 между дисками 2, 3; 4 и 5; Причем полость 7 между смежными дисками 2 и 3 снабжена переходным смесительным элементом, состоящим из двух частей 8 и 9 со сквозными отверстиями 10, и цилиндри каской полостью 11.

Последняя образована при соединении обращенных друг к другу вогнутых торцовых поверхностей частей 8 и 9 переходного смесительного элемента. Продольная ось цилиндрической полости 11 расположена под углом к оси смесителя, например, перпендикулярно к ней и располагается в горизон тальной плоскости, В полости 11 размещен подвижный смесительный элемент, выполненный в виде цилиндра 12 со смесительными каналами 13, которые соединены между . собой коллектором 14, Причем смесительные каналы 13 расположены с возможностью соединения с продольными каналами

6 дисков 2 и 3 посредством сквозных отверстий 10 частей 8 и 9 переходного смесительного элемента.

В варианте конструкции противолежащие торцовые поверхности 15 и 16 (фиг,1) смежных дисков 4 и 5 могут быть выполнены вогнутыми и образовывать при их соединении цилиндрическую полость 17, продольная ось которой располагается под углом к оси смесителя. При этом подвижный цилиндр 1,8 размещен в цилиндрической полости 17, с возможностью непосредственного соединения каналов 19, 20, 21, 22, 23, 24, при его вращении или повороте с продольными каналами 6 дисков 4 и 5. Подвижные цилиндры 12 и 18 соединены с приводами

° 25 и 26 для их вращения или поворота, На внутренней боковой поверхности 27 (фиг.2) смесительных элементов.и наружной боковой поверхности 28 (фиг.3) подвижного цилиндра 12 могут быть выполнены винтовые каналы 29 и 30 соответственно. . Подвижный цилиндр 18 может быть вы. полнен с каналами параллельными оси смесителя 16 и наклонными к ней 20 и 21, которые. могут быть выполнены с переменными по длине размерами проходного сечения, например, конфузорными(фиг.1) входы

31, 32 и выходы 33, 34 которых расположены на боковой поверхности 35 подвижного цилиндра 18 и выполнены соответственно с наибольшими и наименьшими размерами.

Каналы 22, 23 и 24 подвижного цилиндра 18 могут быть выполнены с различной длиной (фиг.4). Подвижные цилиндры 12 и 18 (фиг.1) размещены с центральными осями повернутыми относительно друг друга по окружности и их . поперечные сечения располагаются, например, во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Работа смесителя для полимерных материалов заключается в следующем.

Расплав полимера, состоящий из различных компонентов, поступает в продоль5 ные каналы 6 диска 2, расположенного в корпусе 1. Продольные каналы 6 разделяют полимер на большое число струйных потоков, которые двигаются чеоез сквозные отверстия 10 части 8 переходного

"0 смесительного элемента в направлении подвижного цилиндра 12. размещенного в цилиндрической полости 11. Подвижный цилиндр 12 вращается (или поворачиваясь) с помощью привода 26 непрерывно изменя"5 ет положение своих смесительных каналов

13, которые запитываются полимером из неподвижных сквозных отверстий 10 части 8 переходного смесительного элемента и обеспечивает непрерывное изменение на20 правления движения полимера, движущегося в каналы 13. При переходе полимера иа сквозных отверстий 10 в смесительные каналы 13 происходит формирование элементарных порций полимера, интенсивный сдвиг полимера и его срез при полном перекрытии сквозных отверстий 10 и их рассоединении со смесительными каналами 13, В смесительные каналы 13 поступают элементарные порции полимера из различных

30 сквозных отверстий 10. При этом обеспечивается образование большого количества поверхностей раздела и интенсифицируется распределение поверхностей контакта, что повышает эффективность смешения.

3-" Эффективность смешения повышается также из-за того, что сквозные отверстия 10 имеют различную длину и полимер движется в них с различной скоростью, Струйные потоки полимера пульсируют, так как проис40 ходит кратковременное полное перекрытие сквозных отверстий 10 и затем их полное открытие. Смесительные каналы t3 могут соединяться и рассоединяться со сквозными отверстиями 10 все одновременно (как

45 показано на фиг.1). Изменится расстояние между смесительными каналами 13 (можно обеспечить неодновременное их соединение и рассоединение). При этом всегда по меньшей мере один смесительный канал 13 будет соединен со сквозным отверстием 10 (не показано). Из смесительных каналов 13, соединяющихся со сквозными отверстиями

10 части 8 переходного смесительного элемента, струйные потоки полимера поступа55 ют в коллектор t4, в котором при смешении потоков происходит их дополнительное перемешивание и релаксация напряжений в полимере. Из коллектора 14 полимер, разделяясь на отдельные потоки смесительными каналами t3, поступает в сквозные

1801749 отверстия 10 части 9 переходного смесительного элемента. При переходе из каналов 13 в отверстия 10 полимер подвергается интенсивному сдвигу и срезу и в виде элементарных порций из различных каналов 13 5 сливается в отверстия 10. Происходитдальнейшее повышение эффективности смешения. Из сквозных отверстий 10 расплав полимера поступает в продольные каналы 6 диска 3 и из них в полость 7 между дисками 10

4 и 3. Движение струйных потоков и их слияние приводит к дальнейшему перемешиваwe полимера и усреднению ингредиентов в объеме смеси. Из полости 7 расплав полимера поступает в продольные каналы 6 ди- 15 скэ 4 и снова разделяется на большое число струйных потоков, обеспечивающих обра-. зование новых поверхностей раздела. Затем потоки полимера из продольных каналов 6 поступают в каналы 19, 20, 21, 22, 20

23, 24, которые соединяются с каналами 6 при вращении или поворотах подвижного цилиндра 18, размещенного в цилиндрической полости 17 между торцовыми поверхностями 15 и 16 смежных дисков 4 и 5. 25

Подвижный цилиндр 18 приводится в движение приводом 25. Также как и в случае подвижного цилиндра 12 происходят процесСы непрерывного перераспределения потоков полимера, изменения скорости и 30 направления их движения, пульсации расплава, формирование микропорций полимера, сдвиг расплава и срез его порций.

Кроме того,.каналы 20 и 21 выполнены пересекающимися и с переменными по длине 35 размерами и имеют входы 31 и 32 и 35 подвижного цилиндра 18. Причем входы 31 и

32 и выходы 33 и 34 выполнены соответственНо с наибольшими и наименьшими размер ми и обеспечивают образование 40 конфузорных и диффузорных потоков полимера. На фиг.1 показано, что расплав полимера двигается в конфуэорных каналах 20 и 21, причем и входы 31 и 32 соединены с продольными каналами 6 диска 4, а выходы 45

33 и 34 с продольными каналами 6 диска 5.При вращении подвижного цилиндра 18 происходит преобразование конфузорных каналов 20 и 21 в диффузорные. При этом повороте каналов входы 31 и 32 меняются 50 местами с выходами 33 и 34. Изменяется и их функциональное назначение, т.е. входы становятся выходами и наоборот. При этом из-зэ изменения сопротивления каналов и смены направления и скорости движения в 55 них развиваются микропульсации расплава. Конфузорно-диффузорные потоки в сочетании с микропульсациями. возбуждаемыми их чередованием, и пульса- . циями от их периодического полного перекрытия и открытия существенно повышают эффективность смешения полимера. Для повышения эффективности смешения могут быть использованы не только внутренние каналы подвижных цилиндров, но и каналы выполненные на их боковых поверхностях сопрягающихся с поверхностями цилиндрических полостей.

Так происходит повышение эффективности смешения полимера, который одновременно двигается поперек смесителя в винтовых каналах, образованных еинтовыми нарезками 29 и 30 противоположного направления, выполненными на сопрягающихся поверхностях 27 и 28 цилиндрической полости 11 и подвижного цилиндра 12 и в соевом направлении через смесительные каналы 13, выполненные в теле подвижного цилийдра 12 и сквозные отверстия 10.

В таком варианте конструкции кроме смещения с помощью каналов 13 и отверстий

10, расплав полимера интенсивно перемешивается при сдвиге, слиянии и разделении каналов винтовых нарезок 29 и 30 противоположного направления. Кроме того, происходит обмен элементарными порциями полимера между каналами винтовых нарезок 29 и 30, каналами 13 подвижных цилиндров и сквозными отверстиями 10 частей 8 и 9 переходного смесительного элемента.

При работе смесителя с повернутыми относительно друг друга по окружности, например на 90, подвижными цилиндрами 12 и 18 упорядоченное распределение полимера последовательно происходит в разнонаправленных (в данном случае в двух взаимно перпендикулярных) (в данном случае в двух взаимно перпендикулярных) плоскостях. Кроме того, при переходе полимера от подвижных цилиндров к дискам и наоборот происходит последовательное сжатие и расширение потоков, что непрерывно изменяет скорости их движения и способствует массопереносу по всему объему смесительной камеры.

Таким образом, данная конструкция смесителя для полимерных материалов позволяет осуществить усреднение ингредиентов путем увеличения поверхности раздела полимера и интенсификации распределения поверхностей контакта, происходящих в результате процессов непрерывного перераспределения потоков полимера, изменяя скорости и направления их движения, пульсаций расплава, интенсивного сдвига и среза полимера при формировании достаточно малых для эффективного смешения микропорций полимера, смены преимущественных нэправ1S01749

20 лений перераспределения полимера по длине смесителя.

Формула изобретения

1. Смеситель для полимерных материалов, содержащий корпус и последовательно расположенные в нем смесительные элементы в виде дисков с продольными каналами для прохода полимера и полостями между дисками, причем по меньшей мере в одной полости размещен один подвижный .смесительный элемент со смесительными каналами, соединенный с приводом, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности смешения, по меньшей мере одна полость между смежными дисками снабжена переходным смесительным элементом со сквозными отверстиями и цилиндрической полостью, продольная ось которой расположена под углом к оси смесителя, при этом подвижный смесительный элемент выполнен в виде цилиндра и размещен в цилиндрической полости, причем смесительные каналы расположены с возможностью соединения с продольными

5 каналами смежных дисков посредством сквозных .отверстий переходного смесительного элемента.

2. Смеситель по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я, тем, что по меньшей мере на одной из

10 сопряженных поверхностей переходного смесительного элемента и цилиндра выполнены винтовые каналы. 3. Смеситель по пп.1 и 2, о т л и ч а ешийся тем, что по меньшей мере один

15 смесительный канал цилиндра выполнен по длине с переменными размерами проходного сечения.

4. Смеситель по пп.1 — 3, о т л и ч а юшийся тем, что по меньшей мере два

20 цилиндра размещены с центральными осями, повернутыми относительно одна другой по окружности..1 801749

Фиг.2

Составитель П.Ливенцова

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор З,Салко

Редактор

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

Заказ 818 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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