Смеситель для полимерных материалов Советский патент 1990 года по МПК B29B7/38 

Изобретение относится к перера- . ботке полимерных материалов и может быть использовано в химической промышленности для непрерывного смешения полимер-полимерных систем и полимеров с различными добавками в линиях р;пя окрашивания, гранулирования, получения и переработки полимерных материалов.

Целью из,обретения является повьш1е- ние эффективности смешения и снижение пульсации расплава полимера.

На Фиг. 1 показан исполнения смесителя; на фиг.2-4 примеры вза-- имодействия углублений с окружными открытыми каналами.

3159727

Смеситель (фиг.1) содержит два рабочих органа, полый корпус 1 и ротор 2, установленный в корпусе 1 подвижно. На внутренней рабочей поверхности 3 , корпуса 1 систематически по окружности с заданным окружным шагом и рядами выполнены углубления А (на невидимой поверхности показаны пунктиром). На наружной рабочей поверхности 5 рото- |

ра 2 выполнены открытые каналы 6, каждый протяженностью по окружности («)

о

по меньшей мере равным величине удвоенного окружного шага (Н ) (фиг.2) углублений , образующих с ним общую полость 7, т.е.

i; . 2Н ;

На фиг.1 показан смеситель, на наружной рабочей поверхности 5 ротора 2

в открытые каналы 6,8,9,10,14-16 на наружной поверхности 5 ротора 2 и далее в углубления 4. При этом объемы расплава полимера имеют возможность перетекания по открытым каналам (5,8, 9,13-16 в окружном направлении, за счет чего значительно большее количество углублений 4 при вращении ротора 2 остаются открытыми напроход, при этом углубления 4 питаются расплавом более равномерно. Это сказывается изменением пульсаций подготавливаемого расплава и дает возможность получать равнотолщинное; изделие. Открытый окружной канал В замкнут по окружности ротора 2. Он дает возможность накладывать на полимер равномерный по длине открытого канала 8 сдвиг, опрекоторого выполнены открытые каналы 6, 20 деляя этим одинаковое качество смещения всех объемов расплава, нaxoдяшJ x- ся в нем. Открытый канал 9 (замкнутый сам на себя) дает возможность- повысить эффект перемешивания за счет

в том числе замкнутые по окружности ротора 2 (канал 8) и замкнутые сами на себя (канал 9), а также открытые Кс.налы со смещенными в направлении

в открытые каналы 6,8,9,10,14-16 на наружной поверхности 5 ротора 2 и далее в углубления 4. При этом объемы расплава полимера имеют возможность перетекания по открытым каналам (5,8, 9,13-16 в окружном направлении, за счет чего значительно большее количество углублений 4 при вращении ротора 2 остаются открытыми напроход, при этом углубления 4 питаются расплавом более равномерно. Это сказывается изменением пульсаций подготавливаемого расплава и дает возможность получать равнотолщинное; изделие. Открытый окружной канал В замкнут по окружности ротора 2. Он дает возможность накладывать на полимер равномерный по длине открытого канала 8 сдвиг, определяя этим одинаковое качество смещения всех объемов расплава, нaxoдяшJ x- ся в нем. Открытый канал 9 (замкнутый сам на себя) дает возможность- повысить эффект перемешивания за счет

Изобретение относится к переработке полимерных материалов, может быть использовано для непрерывного смешения полимер-полимерных систем и полимеров с различными добавками в линиях для окрашивания, гранулирования, получения и переработки полимерных материалов. Целью изобретения является повышение эффективности смешения и снижение пульсации расплава полимера. Для этого смеситель содержит два рабочих органа: корпус и ротор, установленный в корпусе подвижно. На внутренней поверхности корпуса и на наружной поверхности ротора систематически по окружности и рядами выполнены углубления. На наружной поверхности ротора и на внутренней поверхности корпуса выполнено не менее одного открытого канала протяженностью по окружности по меньшей мере равной величине удвоенного окружного шага углублений, образующих с ним общую полость. По меньшей мере один открытый канал м.б. выполнен замкнутым. По крайней мере один открытый канал м.б.выполнен так, что его начало смещено относительно его конца в направлении продольной оси смесителя. По меньшей мере один открытый канал м.б. выполнен зигзагообразным, разветвляющимся или разветвляющимся-сходящимся. В результате интенсивного сдвига, многократного разделения и слияния потоков полимера в продольном и поперечном направлениях при течении в углублениях и открытых каналах происходит тонкое диспергирование ингредиентов смеси. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

продольной оси 10 смесителя началом 1 1 {5 циркуляции полимера в его замкнутом

35

40

и концом 12 (канал 13), зигзагообразный канал 14, разветвляющийся канал 15, разветвляющийся-сходящийся канал 16. Ротор 2 может быть установлен в корпусе 1 неподвижно, тогда откры- JQ тые каналы 6,8,9,13-16 и углубления 4 на внутренней поверхности 3 корпуса 1 образуют систему неподвижных развет- вляюи(ихся, пересекающихся, сходящихся проходных каналов (показано стрелками) .

Ротор 2 смесителя может быть закреплен на червяке 17 червячного : пресса либо получать рабочие движения от автономного привода (не показан) . Корпус 1 имеет полость 18 для расплава.

Углубление 4 и открытые каналы 6,8, 9,13-16 могут быть выполнены на рабочей поверхности по меньшей мере одно-- го из рабочих органов. Согласно фиг. углубления 4 выполнены в корпусе 1, а открытые каналы - в роторе 2.

Смеситель работает следующим образом.

Расплав полимера, состоящий из. раз личных ингридиентов подается червячком 17 в полость 18 корпуса I. Далее, псд действием избыточного давления, продвигается в углубления 4 на внутренней поверхности 3 корпуса 1 (движение расплава полимера показано стрелками), где разбивается на отдельные потоки, которые перетекают

контуре. Открытый канал 13 со смещен ными в направлении основной .оси 10 смесителя началом 11 и концом 12 дае возможность потоку расплава проходит в углубления 4, расположенные со зна чительным смещением в направлении ос новной оси 10 смесителя, что определяет качество смешения во всем объеме смесителя (фиг.3).Открытый канал 14 (зигзагообразный позволяет осуществлять систематическое частое питание углублений 4 расплавом только из одного канала 14 (фиг.4),тогда как, например один открытый канал 12 (фиг.З), питает каждое из углублений 4 один раз за один.оборот ротора 2. Разветвляющиеся каналы, например канал 15, и разветвляющиеся-сходящиеся каналы, например канал 16 ,с (фиг.1), дают возможность организова большое число разделений-слияний потока расплава полимера в условиях интенсивного сдвига при вращении рот ра 2, что значительно увеличивает по верхность раздела компонентов и, сле довательно, улучшается качество смеш ния. Выполнение открытых каналов, ра меры и размещение.которых удовлетворяют условию ,

обеспечивает возможность образования весьма разветвленной сети проходных каналов при одновременном взаимодейс вии со значительным числом углубле.-)0

55

35

40

JQ

,

контуре. Открытый канал 13 со смещенными в направлении основной .оси 10 смесителя началом 11 и концом 12 дает возможность потоку расплава проходить в углубления 4, расположенные со значительным смещением в направлении основной оси 10 смесителя, что определяет качество смешения во всем объеме смесителя (фиг.3).Открытый канал 14 (зигзагообразный позволяет осуществлять систематическое частое питание углублений 4 расплавом только из одного канала 14 (фиг.4),тогда как, например один открытый канал 12 (фиг.З), питает каждое из углублений 4 один раз за один.оборот ротора 2. Разветвляющиеся каналы, например канал 15, и разветвляющиеся-сходящиеся каналы, например канал 16 ,с (фиг.1), дают возможность организовать большое число разделений-слияний потока расплава полимера в условиях интенсивного сдвига при вращении ротора 2, что значительно увеличивает поверхность раздела компонентов и, следовательно, улучшается качество смешения. Выполнение открытых каналов, размеры и размещение.которых удовлетворяют условию ,

обеспечивает возможность образования весьма разветвленной сети проходных каналов при одновременном взаимодействии со значительным числом углубле)0

55

,ний 4, так как (фиг.2-4) выполнение этого условия позволяет одновременно распределять весь элементарный объем

расплава в одном углублении и, как ми- , щения протекают эффективнее, а пульнимум, в трех элементарных углублениях 4 при выполнении условия 1 2Н , т.е. троекратно увеличивается число вновь образуемых поверхностей раздела компонентов. При этом качество смеше- to ния значительно улучшается также за счет того, что расплав при вращении те- течет по каналу поперечно, размер которого значительно меньше, чем длина, благодаря чему происходит фибрилиза- 15 ция компонентов, что при переориентации элементарных объемов при течении расплава в зигзагообразных, смещенных и. разветвляющихся каналах приводит к уменьшению размеров диспергируе-20 мых компонентов. Таким образом, увеличение поверхностей контакта компонентов за счет увеличения числа разделений потока, за счет фибрилизации компонентов, за счет интенсификации 25 процессов сдвига при удлинении срезывающих кромок каналов (так как

Ч

: 2F Q ) , а также за счет увеличения числа пересечений приводит к улучшению качества смешения.30

сация подготавливаемого расплава снижается, что способствует повышению производительности оборудования и ка- , честна получаемьгх изделий.

Формула изобретения

Таким образом, проходя через смеситель, полимер претерпевает значительные сдвиговые деформации при перетекании в открытых каналах 6,8,9,1316, а также подвергается поперечному срезу при перетекании из открытых каналов 6,8,9,13-16 в углубления 4 и наоборот во время вращения ротора 2.

Таким образом, в результате интенсивного сдвига, многократного разделения и слияния потоков полимера в продольном и поперечном направлениях интенсивного сдвига малых порций расплава при течении в углублениях 4 и открытых окружных каналах 6,8,9, 13-16 происходит достаточно тонкое диспергирование ингредиентов смеси и перераспределение их во всем ее объеме. При вращении ротора 2 значитель- ное количество углублений 4 в результате постоянного взаимодействия с .. открытыми окружными каналами 6,8, 9, 13-16 остаютсяоткрытыми напроход в

любой момент времени, что снижает пульсации подготавливаемого расплава. При работе смесителя процессы смеo50 5

5

0

0

5

0

сация подготавливаемого расплава снижается, что способствует повышению производительности оборудования и ка- , честна получаемьгх изделий.

Формула изобретения

в. 7,

1597272

7 5

Фиг2

12

Редактор Г.Гербер

Составитель Л.Кольцова

Техред М.Дидык Корректор Л. Бе скид

Заказ 3026

Тираж 538

ВНИИПИ Государственного комитета.пЬ изобретениям и открытиям при ГКНТ 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

, 13 If 10

Фиг.З

Риг.

Подписное