Устройство для растворения аморфных полимеров в низкомолекулярных жидкостях

Изобретение относится к технологии приготовления высокомолекулярных соединений и может быть использовано для приготовления растворов высокомолекулярных полимеров, например полиизобутилена в керосине. Устройство включает емкость, установленный в ней вертикальный вал с электроприводом. На валу привода установлен барабан, образованный верхним и нижним ободами, которые с помощью радиальных спиц скреплены с осью барабана. Ободы соединены между собой вертикальными стойками и имеют укосины. В стойках и соответствующих местах оси барабана, обращенных к каждой стойке, выполнены продольные пазы, в которые вставлены рамки, боковые поверхности которых закрыты сеткой. Рамки заполнены кусочками полимерного материала. Технический результат состоит в повышении эффективности и интенсивности растворения и снижении энергозатрат. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область применения

Данное изобретение относится к технологии приготовления высокомолекулярных соединений и может быть использовано для приготовления растворов высокомолекулярных полимеров, например полиизобутилена в керосине.

Предшествующий уровень техники

Известно устройство - мешалка для перемешивания растворов с различными ингредиентами, состоящее из емкости, в которой установлен вал с приводом, рамных мешалок, радиально закрепленных на валу. Рамные мешалки имеют лопасти, установленные по высоте, эти лопасти соединены между собой струнами (авт. свид. СССР №354877, МКИ B01F 7/18, 1972 г). Это техническое решение является аналогом предлагаемого изобретения.

Известно другое устройство, предназначенное для растворения полимерных материалов, содержащее емкость и размещенный в ней вертикальный вал с перемешивающим элементом, на котором натянуты струны, при этом перемешивающий элемент выполнен в виде двух рамных мешалок, при этом струны натянуты в одной мешалке в радиальном, а в другой - в осевом направлениях (авт. свид. СССР №1554953, МКИ B01F 1/00, 1990 г.) - прототип предлагаемого изобретения.

Технические решения, приведенные в аналоге и прототипе, в основном применимы для растворения кристаллических полимеров, которые выпускаются в виде порошка или мелкозернистой крупы. В этих устройствах действительно достигается хороший режим растворения при малых энергозатратах.

Однако такие устройства непригодны для растворения аморфных полимеров, например неполярных полимерных углеводородов (полиизобутилена и др.) в предельных низкомолекулярных углеводородах и в их смеси, в частности в керосине.

Это объясняется тем, что в процессе растворения полимеров в указанных жидкостях (полимеры в виде отдельных кусков засыпают в емкость, залитую жидкостью) будет происходить набухание кусков полимера, (объем каждого куска увеличится приблизительно в 5 раз) и последующее сцепление (слипание) их между собой. В результате уменьшается общая площадь поверхности растворяемого полимера, возникает значительное сопротивление трения между вращающимися рамками и днищем. Это приведет к увеличению времени растворения и повышению энергозатрат.

Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства, обеспечивающего надежный процесс растворения аморфных полимеров в низкомолекулярных жидкостях.

Эта задача решена за счет того, что в устройстве для растворения полимерных материалов, включающем емкость, вал с приводом и мешалку, мешалка выполнена в виде барабана, имеющего верхний и нижний ободы, которые с помощью радиальных спиц скреплены с осью барабана, а указанные ободы соединены с вертикальными стойками и имеют укосины, причем в стойках и в соответствующих местах оси барабана, обращенных к каждой стойке, выполнены продольные пазы, в которые вставлены рамки, боковые поверхности которых закрыты сеткой, а рамки заполнены кусочками полимерного материала.

Другими отличиями являются:

- в нижней части емкости установлен водяной теплообменник;

- верхний и нижний ободы соединены между собой укосинами, кроме того, другими укосинами указанные ободы соединены с осью барабана;

- в качестве полимерного материала используется полиизобутилен;

- с торцов рамок выполнены продольные прямоугольные выступы, а каждая рамка внутри разделена перегородками на отдельные секции;

- размер ячеек сетки составляет ~6 мм²;

- сетка выполнена из нержавеющей стали;

- ось барабана соединена с валом электропривода через реверсивный редуктор.

Технический результат - сокращение времени растворения полимеров, снижение энергозатрат.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 представлен общий вид устройства в изометрии с продольным разрезом.

На Фиг.2 представлен барабан в изометрии.

На Фиг.3 представлен фрагмент устройства с рамкой в изометрии.

На Фиг.4 представлена рамка.

Пример осуществления изобретения

Устройство состоит из емкости 1 (Фиг.1), установленного в ней вертикального вала 2 с электроприводом 3 барабана 4 (Фиг.2), установленного на валу 2, и радиально закрепленных внутри барабана 4 съемных рамок 5 (Фиг.3, 4). Барабан образован верхним 6 и нижним 7 ободами, которые с помощью спиц 8 скреплены с осью 9 барабана и вертикальными стойками 10 (Фиг.2, 3). Для обеспечения необходимой жесткости барабана он снабжен укосинами 11. В стойках 10 и в соответствующих местах оси 9 барабана, обращенных к каждой стойке 10, выполнены продольные пазы 12 и 13 соответственно. Эти пазы предназначены для установки в них рамок 5. Для удержания рамок в вертикальном положении нижние участки пазов закрыты, а с торцов этих рамок выполнены продольные прямоугольные выступы 14. Каждая рамка 5 (Фиг.4) разделена перегородками 15 и 16 на отдельные секции 17. Боковые поверхности рамок 5 закрыты сетками (не показано). Внутренний объем каждой секции 17 составляет ~ 8×8×2,5 см³ и заполнен мелко нарезанными кусками полимера. Барабан 4 приводится во вращение электроприводом 3 через реверсивный редуктор 18. Для поддержания стабильной температуры жидкости в ходе растворения полимера в нижней части емкости установлен водяной теплообменник 19 с патрубками подвода и отвода 20 и 21.

Работа устройства

Мелко нарезанные куски полиизобутилена засыпают в секции 17 рамок 5. Заполненные рамки 5 по продольным пазам 12 и 13 помещаются в барабан 4. В емкость заливают керосин, после чего барабан 4 приводится во вращение. Одновременно подают горячую воду при температуре 30-40°С в теплообменник 19. После того как скорость вращения керосина в емкости стабилизируется (скорость обтекания кусков полиизобутилена керосином станет минимальной), вращение барабана 4 меняется на противоположное. Скорость обтекания керосином рамок 5 определяется экспериментальным путем, и ее значение вводится в устройство управления работой электропривода. В процессе растворения величина текущей концентрации растворенного полимера в керосине определяется посредством измерения кинетической вязкости раствора.

Использование изобретения обеспечит повышение эффективности и интенсивности растворения и снижение энергозатрат.

Промышленное применение

Предлагаемое устройство найдет применение в авиационной и ракетной технике. Изобретение позволяет модифицировать авиационные и ракетные топлива путем растворения в них полимеров, особенно полиизобутилена определенной молекулярной массы, с целью повышения рабочих параметров авиационных и ракетных двигателей.

1. Устройство для растворения аморфных полимеров в низкомолекулярных жидкостях, включающее емкость, установленный в ней вертикальный вал с электроприводом и мешалку, отличающееся тем, что мешалка выполнена в виде барабана, установленного на валу, и радиально укрепленных внутри барабана съемных рамок, при этом барабан образован верхним и нижним ободами, которые с помощью радиальных спиц скреплены с осью барабана, а указанные обода соединены между собой вертикальными стойками и имеют укосины, причем в стойках и соответствующих местах оси барабана, обращенных к каждой стойке, выполнены продольные пазы, в которые вставлены рамки, боковые поверхности которых закрыты сеткой, а рамки заполнены кусочками полимерного материала.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в нижней части емкости установлен водяной теплообменник.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что верхний и нижний обода соединены между собой укосинами, кроме того, другими укосинами указанные обода соединены с осью барабана.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве полимерного материала используется полиизобутилен.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что с торцов рамок выполнены продольные прямоугольные выступы, а каждая рамка внутри разделена перегородками на отдельные секции.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что размер ячеек сетки составляет ~6 мм².

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сетка выполнена из нержавеющей стали.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ось барабана соединена с валом электропривода через реверсивный редуктор.