Статический смеситель для полимерных материалов Советский патент 1989 года по МПК B29B7/32 

Изобретение относится к переработке полимерных материалов и может быть использовано для непрерывного смешения полимерных композицщ, полимеров с различными пигментами, а также высокодисперсными миНеральньми полнителями в линиях для окрашивания, грануляции, получения и переработки полимерных материалов.

Цель изобретения - повьш1ение эффективности смешения материалов.

Сущность изобретения пояс няется чертежами.

На фиг.1 показан статический смеситель, общий вид; на фиг.2 - разрез переходного диска смесителя по центральной оси; на фиг.З и 4 - варианты выполнения диска смесителя; на фиг.5

разрез А-А на фиг.2; на фиг.6 - вариант выполнения дивергентного участка продольного канала.; на фиг. 7 - каналы на торцовой поверхности диска.

Статический смеситель содержит трубчатый корпус 1 (фиг.1) с отверстиями 2 и 3 для ввода компонентов и отвода смешанной композиции соответственно. Внутри трубчатого корпуса 1 размещены последовательно смесительные элементы в виде входного 4, переходного 5 и выходного 6 разделительных дисков. На торцовой поверх- Ности дисков 4-6 (фиг.1) выполнены каналы 7-9, которые, соединяюсь в теле дисков, например, с продольными

каналами 10-12 в теле диска 5 (для дисков 4 и .6 продольные каналы не показаны) и отверстиями 13, обеспечи- вшот течение расплава полимера от отверстия .2 к отверстию 3.

Продольные каналы 10-12 (фиг.2 и 5) выполнены с участками конвергент- но-дивергентного профиля, содержащими конвергентный участок 14 и дивергентный участок 15. Конвергентный участок 14 и дивергентный участок 15 различных продольных каналов соединены между собой отверстиями 13. На фиг.5 штриховыми линиями показаны варианты выполнения отверстий 13.

Диски 4-6 (фиг.З) смесителя могут быть выполнены из отдельных частей 16-18 и т.д., соединенных между бой в плоскости каналов, например, в месте соединения конвергентного участка 14 с дивергентным участком 15 продольных каналов 10-12.

Диски 4-6 (фиг.4) могут б,ыть выполнены из отдельных частей в виде входящих один в другой цилиндров 19-21 с выточками 22 на поверхности и сквозными отверстиями 13, образующими при соединении.продольные каналы 10-12 и каналь по торцовым поверхностям 7-9 (фиг.1).

Продольные каналы 10-1.2 и каналы на торцовой поверхности 7-9 могут быть выполнены с размерами, не изменяющимися от периферийной части дисков 4-6 к их центру (фиг.1, 2, 5,и 7 или в виде системы каналов переменных размеров, например, с размерами увеличивающимися от периферийной части диска к их центру (фиг. 3) . На фиг. 3 показано, что размеры канала 10 меньше,чем размеры канала 1 1 ,а размерыканшта 11 в

0

5

0

с

свою очередь меньше, чем размеры канала 12. При этом по длине каналов размеры не изменяются, а каналы 1012 смещены один относительно другого в плоскости диска 5 в радиальном направлении.

Продольные калалы 10-12 могут быть выполнены в виде системы каналов с

0 уменьшающимися и увеличивающимися по длине размерами (фиг,4). Так, размеры каналов 10 и 12 по длине увеличиваются. При этом размеры канала 11 по длине уменьшаются в направлении

5 увеличения размеров каналов 10 и 12 (причем каналы 10 и 12 соединены отверстиями 13 с каналом 11).

Дивергентные участки 15 (фиг.1-5) продольных каналов 10-12 и каналов 7-9 на торцовых поверхностях (фиг.1, 7) могут быть выполнены с участком : внезапного расширения 23, угловые зоны которого 24 и 25 соединены отверстиями 13 с конвергентными участ5 ками 14 (фиг.6).

Статический смеситель работает следующим образом.

Расплав полимера, состоящий из различных компонентов, поступает в отверстие 2 корпуса 1 и проходит через каналы входного 4, переходного 5 и выходного 6 разделительных дис- . ков. При этом расплав полимера перемешивается и отводится через отверстие 3. Эффективное смешение расплава полимера обеспечивается тем, что, проходя каналы 7-9 на торцовых по-- ; верхностях дисков и продольные каналы 10-12 (часть продольных каналов не показана), он разделяется на множество потоков, претерпевает на caoek пути многократные изменения направления и скорости движения и затем сливается в отверстие 3. При движений .

5 через каналы 7-9 на торцовых поверхностях дисков 4-6 и продольные каналы 10-12 расплав полимера проходит через конвергентно-дивергентные участ ки 14 и 15 перераспределяясь между различными участками каналов с помощью отверстий 13, что повьппает эффект смешения.

Работа статического смесителя с конвергентно-дивергентными участками 14 и 15 каналов на примере продольных каналов 10-12. Пройдя через каналы диска 4, расплав подаадера поступает в продольные каналы 10-12 диска 5 и проходит через чередующиеся кон0

0

вергентные участки i, дивергентные участки 15 а также через отверстия 13. При переходе расплава полимера в дивергентный участок 15 происходит возрастание давления на этом участке из-за перехода кинетической энергии в потенциальную при уменьшении скорости движения. Одновременно в кон- вергентной части 14 каналов скорость движения расплава полимера увеличивается, а давление зт еньшается. Расплав полимера под действием переменного поля давлений перетекает через отверстия 13 из канала 10 в канал 11, а затем в канал 12 или наоборот. В расплаве полимера создаются поперечные потоки, что повышает качество смешения полимеров.

Смешение улучшается, если расплав полимера движется через каналы, размеры которых изменяются от периферийной части диска к центру или по длит- не каналов. Варианты таких конструкций показаны на фиг.З и 4. При течении в них расплава полимера сопротивление каналов 10-12 неодинаково, что усиливает поперечные токи.

Эффект перетекания расплава полимера усиливается,- если дивергентный участок 15 продольного канала выполнить в виде местного сопротивления типа внезапного расширения 23 (в угловых зонах которого давление существенно снижается) и соединить угловые зоны 24 и 25 отверстиями 13 с конвергентными участками 14.

Технологичность изготовления.и сборки дисков смесителя существенно повьш1ается, если диски изготавливать из отдельных частей 16-18 и т.д., соединенных между собой в плоскости каналов,- например, в месте соединения конвергентного 14 и дивергентного 15 участков продольных каналов 10-12 (фиг.З) или в виде входящих один в другой цилиндров 19-21 с выточками 22 на поверхности и сквозными отверстиями 13, образующих при соединении продольные каналы 10-12 и кана- лы 7-9 по торцовым поверхностям (фиг.1,2 и 4).

В данном статическом смесителе увеличение поверхности раздела и более интенсивное распределение поверхностей контакта по всему объему смеси, а, следовательно, повышение эффективности и качества смешения и качества получаемой полимерной компо

зиции достигается за счет значительного увеличения, в сравнении с известными статическими смесителями для полимерных материалов, количества разделений потока массы, перестраивания ее потоков, поперечного переноса массы полимера, обусловленного наличием конвергентно-дивергентных участков каналов, которые могут иметь переменные размеры и рациональную форму. Предлагаемая конструкция технологична в изготовлении и при сборке.

Формула изобретения

0

0

5

1.Статический смеситель для полимерных материалов, содержащий пос0- ледовательно расположенные смесительные элементы, в виде входного, переходного и выходного разделительных дисков, выполненных с соединенными между собой продольными каналами и

5 каналами по торцовым поверхностям, отличающийся тем, что,, с целью повышения эффективности смв шения материалов, продольные каналы и каналы по торцовым поверхностям выполнены с участками конвергентно- дивергентного профиля, причем кон- : вергентные участки одного канала соединены отверстиями с дивергентными участками других каналов.

2.Смеситель по п.1, о т л и - чающийся тем, что.диски выполнены из отдельных частей, соединенных между собой в плоскости каналов .

3.Смеситель по п.1, отличающийся тем, что,диски выполнены в виде входящих друг в друга цилиндров с выточками на поверхности и сквозными отверстиями, смон5 тированных с. образованием при их совг- динении продольных каналов и каналов по торцовым поверхностям.

I

4.Смеситель по п.1, о т л и - чающий с я тем, что продольные каналы, каналы по торцовым поверхностям и отверстия выполнены переменных размеров для перетекания потока по-г лимера в поперечном направлении, при5 чем не менее,чем двух продольных кат- налов и каналов на торцовых поверхностях, смещенных относительно друг друга в плоскости диска, размеры поперечного сечения одного канала пре0

вьппают размеры поперечного сечения другого канала.

5. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что продольные каналы выполнены с уменьшающимися и увеличивающимися по длине размерами, причем каждый канал с уменьшающимися по длине размерами соединен отверстиями с каналом увеличивающихся по длине размеров-.

6. Смеситель по п.1, о т л и - .чающийся тем, что дивергентные участки продольных каналов и ка-т. налов по торцовым поверхностям выполнены с зонами внезапного расширения, причем угловая зона внезапного расширения сообщена с конвергентными участками других каналов,

Изобретение относится к смесителям для полимерных материалов. Оно может быть использовано в линиях для окрашивания,грануляции и переработки полимеров. Цель изобретения - повышение эффективности смещения материалов. Для этого в корпусе смесителя расположены входной, переходной и выходной разделительные диски. Они имеют продольные каналы и каналы по торцовым поверхностям. Эти каналы выполнены с участками конвергентно-дивергентного профиля. Конвергентные участки одного канала соединены отверстиями с дивергентными участками других каналов. Диски могут быть выполнены из отдельных частей, соединенных между собой в плоскости каналов. Диски могут представлять собой входящие один в другой цилиндры с выточками на поверхностях и сквозными отверстиями. Продольные каналы, каналы по торцевым поверхностям и отверстия могут иметь переменные размеры для обеспечения перетекания потока полимера в поперечном направлении. Продольные каналы могут быть выполнены в виде системы каналов с уменьшающимися и увеличивающимися по длине размерами. Дивергентные участки продольных каналов и каналов по торцевым поверхностям могут быть выполнены внезапного расширения. При работе смесителя происходит изменение направления движения и скорости движения малых частей расплава во всем объеме смесителя, что позволяет обеспечить повышенную эффективность. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Фие.1

12

,2

.3

п

13

25

/

фи&.б

Фиг.7