Смеситель для полимерных материалов Советский патент 1991 года по МПК B29B7/38 

И(обретение относится к переработке полимерных материалов и может быть использовано для непрерывного смешения полимерных композиций, полимеров с различными пигментами, а также высокодисперсными минеральными наполнителями в линиях для окрашивания, грануляции, получения и переработки полимерных материалов.

Пелью изобретения является повышение эффективности смешения.

На фиг. 1 показан смеситель, продольный разрез; на фиг. 2 - вал смесителя с установленными на нем дисками.

Смеситель для полимерных материалов содержит корпус 1 с полостью 2 (фиг. 1), в которой установлен вращающийся вал 3. На корпусе 1 закреплены диски 4-7, между которыми с образованием дисковых зазоров 8-10 установлены на валу 3 диски 11 -13. В дисках 4-7 и 11 -13 выполнены сквозные

отверстия 14 (на фиг. 2 отверстия 14 в дисках 11-13 не показаны). Диски II 13, установленные на валу 3, установлены эксцентрично относительно центральной оси смесителя, а их центры смещены относительно друг друга по окружности. При этом свободные поверхности 15-17 дисков 11 - 13 (фиг. 1) расположены на различном расстоянии от внутренней поверхности корпуса 18, образуя с ней сегментальные смесительные полости 19-21. В варианте конструкции (фиг. 1 и 2) диски 11 - 13 закреплены на осях 22-24, связанных с валом 3 и расположенных со смещением относительно центральной оси вала в плоскости дисков 11 -13, причем оси 22-24 смещены относительно друг друга по окружности, например, на углы ел - он (фиг. 2). Оси 22 -24 могут быть вынесены за пределы вала (не показано). В варианте конструкции вал 3 может быть выполнен -составным с образооэ

00 Ј СЛ

О

со

ванием отдельных частей 25-28, соединенных между собой осями 22-24, а диски 1 1-- 13, закрепленные на осях 22-24, размещены в прорезях 29-31 между отдельными частями вала 3 Диски 11 -13, закрепленные на осях 22-24, могут быть смонтированы с возможностью вращения относительно осей В варианте конструкции (фиг 1) диски 11 - 13, закрепленные на осях 22-24, мел i быть снабжены зубьями 32, а на корпусе 1 могут быть выполнены зубчатые венцы 33 и 34, причем зубья 32 дисков 11 -13 MCI у г образовывать с зубчатыми венцами 33 и 34 зубчатую передачу В дисках, закрепленных на корпусе 1, в варианте консмесительной полости 19 позволяет интенсифицировать сдвиговое деформирование и взаимный перенос элементарных объемов полимера по всему объему смеси Описанный

5 процесс смещения повторяется на различных парах дисков по длине смесителя, что позволяет добиться повышения эффективности смешения Однако, если диски 11 -13 будут расположены на валу 3 совершенно однообразно, то по длине смесителя суммарЮ ное сопротивление сегментальных смеситель ных полостей 19-21 и соединяющих их отверстий в дисках 4-7 может оказаться значительно меньше, чем суммарное сопротивление отверстий 14 дисков 11 -13, соеди20

35

трукции (фиг 1), например в диске 7, могут 15 няющихся со сквозными отверстиями 14

дисков 4-7 посредством дисковых зазоров 8 Поэтому при таком расположении дисков 11-13 расплав полимера будет преимушест венно одноосно перетекать через сегментальные смесительные полости 19-21, т е парал лельно продольной оси смесителя, что значительно снизит эффективность смешения за счет уменьшения поперечного переноса элементарных объемов расплава и суммарного сдвигового воздействия на расплав Для того

25 чтобы заставить расплав полимера двигаться через все сквозные отверстия 14 дисков 11 - 13 необходимо значительно увеличить диа метры сквозных отверстий 14, что приведет к уменьшению разделительной эффективности и образованию новых поверхностей раздела

30 полимера, ухудшит распределение поверхностей контакта в объеме смеси и в целом эффективность смешения Такой путь не являет ся рациональным Поэтому в варианте конструкции смесителя диски 11 -13 смещены относительно друг друга по окружности на углы cti - аз При этом сегментальные смесительные полости, например 19 и 20 или 20 и 21, могут оказаться но разные стороны от центральной оси смесителя, и расплав полимера, например, поступающий из полости 19 в сквозные отверстия 14 диска 5 и выходящий из них, частично направляется в сквозные отверстия 14 диска 12, а также движется в дисковом зазоре 9 от полости 19 к полости 20, изменив направление движения на противоположное тому, которое име45 .о место в зазоре 8 Аналогичным образом расплав полимера, проходя через сквозные отверстия 14 диска 6, поворачивает в направлении от полости 20 к полости 21 При этом в дисковом зазоре 10 расплав полимера снова изменяет направление движения в поперечном сечении смесителя на противоположное При работе смесителя эффективность смешения повышается также из-за того, что длина пути смешения в плоскости дисков 11 -13 отличается для порций полимера, выходящих из различных сквозных отверстий 14 и движущихся по направлению к полостям 19- 21 Диски 11 - 13 в варианте конструкции могут быть закреплены на осях 22-24, связанных с валом 3 Диски могут быть установлены неподвижно отнобыгь выполнены выточки 35, снабженные пбьями 36, которые образуют с зубьями 32 пк ка 13 зубчатую передачу

Смеситель для полимерных материалов работаем следующим образом

Расплав полимера, состоящий из раз- 1ИЧНЫЧ компонентов, поступает в полость 2 корпуса 1 Затем расплав полимера проходит через сквозные отверстия 14 диска 4 ра 1деляясь на большое количество потоков Выходя из сквозных отверстий 14 диска 4, расплав полимера поступает в сквозные отверстия 14 диска 11, вращающегося с ва юм 3, и далее в сегментальную смеситедь- полость 19 Из одного и того же сквозною отверстия 14 диска 4 расплав полимера, поступает в различные сквозные отверстия 14 диска 11 Наличие сегментальной смесительной полости 19, сопротивление которой меньше, чем сопротивление сквозных отвер- с i ии 14 диска 11, и ее вращение обеспечивают направленное движение части полимера в ок- р /кном и радиальном направлениях, т е в направлениях,поперечных центральной оси смесителя и направлению основного потока При этом в дисковом зазоре 8 между дисками 4 и 11 материал подвергается интенсивному сдвигу, слиянию отдельных потоков, выходящих ш отверстий 14 диска 4 в общий поток, и последующему разделе нию на другие подпотоки при попадании в отверстие 14 диска 11, вращающегося с ва- 1ом 3, и в cei ментальную смесительную полость 19, в которой происходит переворачивание и слияние отдельных элементарных потоков расплава, движущегося че- ре отверстия 14 диска 11 из дискового за- topa 8 между дисками 4 и 11 Часть расплава полимера, участвующего в этом сложном шижении, сливается в сквозных отверстиях 14 диска 5 с расплавом полимера, который выходит из сквозных отверстий 14 диска 11. Наличие осевого движения малых порций полимера и сложного поперечного движения чп inviepa под действием градиента давления и эффекта Вайсенберга в дисковых зазо- о.1 а также переворачивания, слияния, раз- leju пня и сложною движения полимера в непрерывно перемешающейся сегментальной

40

50

55

смесительной полости 19 позволяет интенсифицировать сдвиговое деформирование и взаимный перенос элементарных объемов полимера по всему объему смеси Описанный

процесс смещения повторяется на различных парах дисков по длине смесителя, что позволяет добиться повышения эффективности смешения Однако, если диски 11 -13 будут расположены на валу 3 совершенно однообразно, то по длине смесителя суммарное сопротивление сегментальных смеситель ных полостей 19-21 и соединяющих их отверстий в дисках 4-7 может оказаться значительно меньше, чем суммарное сопротивление отверстий 14 дисков 11 -13, соединяющихся со сквозными отверстиями 14

сительно осей В этом случае работа смесителя принципиально не отличается от описанной В процессе работы увеличение поверхности дисков 11 -13 и количества сквозных отверстий 14, участвующих в смешении, достигается размещением дисков 1) -13 в прорезях 29-31 между отдельными частями вала 3 - частями 25-28 В варианте конструкции диски 11 -13 могут быть установлены с возможностью вращения относительно их осей 22-24. Поскольку расстояние от свободной поверхности 15- 17 дисков 11- 13 до внутренней поверхности 18 корпуса 1 неодинаково, то трение свободных поверхностей 15-17 при их вращении в малых зазорах может оказаться больше, чем трение дисков 11 -13 об оси, и диски 11 -13 начнут проворачиваться относительно осей При этом направление вращения дисков 11 -13 будет противоположно направлению вращения вала 3 Наличие вращающихся вокруг осей 22-24 дисков 11 -13 позволяет обеспечить интенсификацию процесса поперечного переноса массы полимера и улучшить смешение Дальнейшее повышение эффективности смешения достигается в варианте конструкции, в котором диски 11-13, закрепленные на осях 22-24, снабжены зубья ми 32, входящими в зацепление с зубчатыми венцами 33 и 34 корпуса 1 (или выточки 35 зубьями 36 диска 7) При этом обеспечивается прннутительное вращение дисков 11 - 3 и появляется возможность повышения эф фективности смешения путем изменения ско рости вращения дисков 11-13 относительно друг друга (при различных их диаметрах) и относительно неподвижных дисков 4-7 Вариант расположения диска 13 в вы точке 35 диска 7 позволяет устранить возможность образования застойных зон в области вн тренней поверхности 18 корпуса 1 путем размещения зубьев 36 между сквозными отверстиями 14 соответственно дисков 6 и 7 при их смещении по направлению к центральной оси смесителя При этом зубья 36 обтекаются полимером, выходящим из сквозных отверстий 14 диска 6

Предлагаемая конструкция смесителя позволяет значительно интенсифицировать по перечные потоки полимера в смесителе, ко- торые,взаимодействуя с потоками полимера, выходящими из сквозных отверстий дисков и движущимися в осевом направлении, существенно увеличивают поверхность раздела и обеспечивают более интенсивное рас пределение поверхностей контакта по всемч объему смеси Дальнейшее повышение эф фективности смешения достигается попереч ным переносом массы полимера вращаю щимися в направлении, противоположном направлению вращения вала, дисками Экономический эффект при использовании предлагаемой конструкции смесителя в на родном хозяйстве достигается за счет повышения качества изделий, снижения себестоимости и капитальных затрат при смешении и окрашивании композиционных материалов

15

Формула изобретения

1 Смеситель для полимерных материалов, содержащий корпус с полостью, в которой установлен с возможностью вращения вал с закрепленными на нем дисками,

0 образующими зазоры, в которых размещены диски,закрепленные неподвижно на внутренней поверхности корпуса, причем в дисках выполнены сквозные отверстия, отличающийся тем, что, с целью повышения эффек5 тивности смешения, диски, закрепленные на валу, установлены эксцентрично относитель но центральной оси смесителя, а их центры смещены относительно друг друга по окруж ности

0 2 Смеситель по п 1, отличающийся тем, что вал выполнен составным с образова нием отдельных частей, соединенных межд собой осями, причем диски закреплены на осях

3Смеситель по п 2, отличающийся тем, что диски, закрепленные на осях, установлены с возможностью вращения относитель но осей

4Смеситель по пп 2 и 3, отличающийся тем, что диски, закрепленные на осях, снаб жены зубьями, а на корпусе выполнены зуб чатые венцы, причем зубья дисков и зубча тые венцы корпуса образуют зубчатую пе редачу

5Смеситель по пп 1 и 4, отличающийся тем, что в дисках, закрепленных на корпусе,

5 выполнены выточки, в которых размещены диски, закрепленные на осях, причем в зоне выточки диски, закрепленные на осях и на корпусе, снабжены зубьями и образуют пб- чатую передачу

JJ 4

Изобретение относится к смесителям полимерных материалов, и м. б. использовано в линиях для окрашивания, грануляции, получения и переработки полимерных материалов. Цель изобретения - повышение эффективности смешения. Для этого в корпусе смесителя расположен вращающийся вал. На корпусе и на валу установлены диски со сквозными отверстиями. Диски, установленные на валу, закреплены асимметрично относительно центральной оси смесителя. Они могут быть установлены на осях, связанных с валом, и вращаться относительно вала и осей. Корпус и диски, установленные на валу, могут быть снабжены зубьями, которые образуют между собой зубчатую передачу. При обтекании асимметрично расположенных на валу дисков расплав полимера совершает радиальные перемещения в плоскости дисков, неподвижно закрепленных на корпусе и на вращающемся валу, и осевое перемещение через сквозные отверстия дисков и движе ние в канале, образованном периферией вращающихся дисков и корпусом, что повышает эффективность смешения. 4 з. и. ф-. 1Ы, 2 ил. (Ј (Л

Оси эксцен/лрисс/ъетоб ycmawgw дисков

-// 15

Оси бала