Шнековый смеситель Советский патент 1985 года по МПК B29B7/42 B29C47/62 B01F7/08 

1 1 Изобретение относится к устройствам для переработки полимерных материалов , в частности к шнековым смесителям, и может быть использовано для получения однородной смеси жидких ингредиентов в химической промьшшенности. Цель изобретения - повышение качества смешения за счет обеспечения продольной циркуляции материала. На фиг.1 изображен шнековый смеситель, разрез; на фиг.2 - напорнорасходные характеристики шнекового смесителя в целом и каждого из его каналов. Смеситель содержит цилиндрический корпус 1 с входным 2 и выходным 3 штуцерами и смонтированный с возможностью вращения внутри корпуса шнек 4 с двухзаходной нарезкой, образующей два канала 5 и 6 с постоянными по длине шнека 4 сечением и гл биной, причем глубины каналов 5 и 6.выбраны различными для образования глубокого 5 и мелкого 6 каналов и определены из соотношения Ь 1 ii N глубины мелкого 6 и глубокого 5 каналов, а К коэффициент, равный отношению расхода смесителя к максимальному расходу мелкого канала 6. Шнековый смеситель работает следующиь образом. Подлежащие смешению жидкие ингредиенты через входной штуцер 2 подаются внутрь корпуса I, где они захва тываются шнеком 4 и попадают в канал 5 и 6. На частицы жидкости, находящи ся в кл.налах 3 и 6 шнека 4, действуют две противоположно направленные силы: силы внутреннего трения (-вязкости) , заставляющие частицы двигать ся в направлении к выходному штуцеру 3, и силы давления, препятств. этому движению. Под действием указан ных сил жидкость в мелком канале 6 движется в направлении к выходному штуцеру 3. При этом давление на выхо де смесителя достигает такого значения, при котором жидкость в глубоком канале 5 начинает двигаться в обратном направлении от выходного штуцера 3 к входному штуцеру 2. Вследствие этого часть жидкости, поступающей к выходному штуцеру 3 по мелкому каналу 6, возвращается по глубокому кана лу 5 к входному штуцеру 2, где пере2мешивается с вновь поступающей жидкостью, что обеспечивает ее интенсивное продольное.перемешивание. Постоянство сечения и глубины каналов по длине шнека 4 упрощает смеситель, а выполнение глубины каналов 5 и 6.в соответствии с приводимым соотношением обеспечивает такое давление на выходе смесителя, при котором перерабатываемый материал в глубоком канале начинает течь в направлении от выходного штуцера 3 к входному штуцеру 2 смесителя, что повышает интенсивность продольного перемешивания и тем самым устраняет неоднородность смеси, связанную с колебаниями в дозировке ингредиентов. При выборе глубины канала 5, в Н соответствии с условием л|1-К, давление на выходе смесителя больше максимального давления, которое может развить глубокий канал 5, и жидкость в нем течет от выхода к входу. Обратный поток существует - Jl-ir. Нижний предел отношения --- теоретически стремитНся к нулю, но достичь нуля не может, так как при этом либо h О, либо Н с , а в реальном смесителе И ограничено (не может быть больше радиуса шнека) и h « О (при . h О шнек становится однозаходным).Максимальное значение отношения --- зависит от ряда факторов (величины радиальных зазоров между гребнями шнека 4 и корпусом 1, диаметра шнека 4 и других), но оно достаточно близко к теоретическому пределу, т.е. к нулю. Например, при диаметре шнека 60 мм, принимая h 1 мм, Н 20 мм, получаем минимальное знаWUKc1чение отношения --- 0,05. Н При уменьшении глубины Н канала, что соответствует выполнению условия -Г -i давление на выходе смесителя меньше максимального давления глубокого канала 5, и жидкость в глубоком канале течет от входа к выходу, что не обеспечивает продольную вдоль шнека 4 циркуляцию материала. Таким образом, при --- л11-к материал в глубоком канале 5 течет от выхода к входу. Циркуляция части перерабатываемого материала между входом и выходом смесителя-значитель но снижает неоднородность смеси, вызываемую погрешностями и колебаниями в дозировке ингредиентов. За счет этого повьшается качество смеси. Опытная проверка предлагаемая решения проведена на макете смесителя со сменными шнеками. Для проверки существования обратного потока был использован двухзаходный шнек 4 с каналами 5 и 6 глубиной 3 мм.и h 0,5). Максимальный расход мелкого канала 6 (Рн.11Ще(|при уста новленной скорости вращения шнека 4 составлял 0,02 м /ч. На выходе смесителя в проходящую через него жидкость вводили с помощью шприца крася щее вещество и постепенно уменьшали расход смесителя путем перекрытия выходного штуцера 3. При расходе сме сителя Q 0,014 м/ч ( К .QM MOICC 0,7) окрашенная жидкость появлялась на входе смесителя, что свидетельствует о возникновении обратного потока в глубоком канале 5. При расходах смесителя, больших 0,014 м/ окраски жидкости на входе не наблюггhдалось. По расчетным данным при -г:- 0,5 и Q 0,02 обратный поток должен возникать при расходе сме сителя Q 0,015 м/ч ( К 2 0,75). Совпадение опытных QM.MOKC данных с расчетом достаточно хорошее Далее сравнивалась интенсивность продольного перемешивания в смесителе с двухзаходным шнеком 4 с каналами 5 и 6 глубиной 3 мм, с однозаходным шнеком с каналами глубиной 3 мм, с двухзаходным шнеком, глубина одного из каналов которого увеличивается с 3 мм до 6 мм, а другого уменьшается с 6 мм до 3 мм. Интенсивность продольного перемешивания оценивалась по максимальному отклонению концентрации на выходе при возмущении по концентрации на входе смесителя. В качестве жидкости использовался полиэфир П-9, а добавкой служил хлористый калий. Расход для всех смесителей устанавливали равным 0,01 м/ч. Концентрацию на выходе определяли путем отбора проб чере интервалы в 5 с. Максимальное отклонение концентрации наблюдалось в смесителе с однозаходным шнеком. В смесителях с двухзаходным шнеком с одинаковыми каналами, с двухзаходным шнеком с изменяющимися по длине сечением каналов и с двухзаходным шнеком с каналами глубиной 3 мм и 6 мм максимальные отклонения концентрации составили соответственно 90, 80 и 40% от величины отклонения в смесителе с однозаходным шнеком. Величина максимального отклонения концентрации при заданном расходе смесителя определяется величиной обратного потока. Чем больше обратный поток, тем меньше отклонения концентрации. Интенсивность продольного перемешивания в предлагаемом смесителе значительно вьш1е, чем в тех смесителях, у которых отсутствует циркуляция жидкости между входом и выходом. Предлагаемая конструкция смесителя может быть использована в установке для крашения в массе капронового коврового жгутика.

Gi

ШНЕКОВЫЙ СМЕСИТЕЛЬ, содержаищй цилиндрический корпус с входным и выхоДньм штуцерами, шнек с двухзаходной нарезкой, образующей с корпусом два канала с постоянными у каждого канала по длине шнека сечением и глубиной, отличающийся тем, что, с целью повьшения качества смешения за счет обеспечения продольной циркуляции материала, глубины каналов нарезки шиека выбраны различными для образования глубокого и мелкого каналов и определены из соотношения -йгде h,H - глубины мелкого и глубокого каналов шнека, м; S К - коэффициент, равный от(Л ношению расхода смесителя к макскмгшьному расходу мелкого канала.