Смеситель для полимерных материалов Советский патент 1993 года по МПК B29B7/38 

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

Целью изобретения является повышение эффективности смешения полимеров.

На фиг.1, 2 изображены продольный и поперечный разрезы смесителя соответственно.

Смеситель для полимерных материалов содержит корпус 1 с полостью 2, в которой

установлен с возможностью вращения вал 3 (фиг, 1). На внутренней поверхности 4 корпу- . са 1 закреплены диски 5 и 6 с образованием между ними зазора 7, в котором размещены основные продольные лопасти 8 и 9 (фиг.2), соединенные с валом 3. В дисках 5 и 6 и основных продольных лопастях 8 и 9 выполнены сквозные отверстия 10. Смеситель снабжен по меньшей мере одной дополнительной продольной лопастью 11 со сквозными отверстиями и прорезями 12, установленной под углом по меньшей мере к одной основной продольной лопасти.

В зазоре 7 (фиг.2, 3) размещены дополнительные продольные лопасти 11, установленные под углом 90° к основной

V|

ЧЭ О Ј Ч

оэ

продольной лопасти 8 и параллельно основной продольной лопасти 9. Дополнительные продольные лопасти 11 соединены с валом 3 непосредственно или через другие дополнительные продольные лопасти 11, Дополнительные продольные лопасти образуют между собой продольные каналы 13.

Дополнительные продольные лопасти 11 могут быть соединены с валом 3 через основные продольные лопасти 8, на которых они закреплены (фиг,2). Дополнительные продольные лопасти 11 могут быть связаны между собой соединительными элементами 14 (фиг.1), и по меньшей мере одна из них соединена с валом 3,

Дополнительные продольные лопасти 1-1 могут быть размещены с пересечением с .дополнительными продольными лопастями

15 в поперечном сечении смесителя (фиг.2).

В одном зазоре 7 по длине смесителя дополнительные продольные лопасти 11 могут быть смещены относительно дополнительных продольных лопастей 15 (фиг.1, 2).

По меньшей мере на одной основной продольной лопасти, например лопасти 9, могут быть закреплены по меньшей мере две дополнительные продольные лопасти

16 и 17, смещенные относительно друг друга в радиальном направлении на величину i (фиг.2) и расположенные по ее разные стороны.

8 одном зазоре 7 между дисками 5 и 6 (фиг.1, 2} по длине смесителя дополнительные продольные лопасти 11 и 15 могут быть установлены с образованием двух секций 18 и 19, расположенных со смещением в окружном направлении относительно друг друга. Дополнительные продольные лопасти 11 секции 18 смещены по окружности относительно дополнительных продольных лопастей 15 секции 19 (на фиг.2 угол а -90°).

Концы 20 и 21 дополнительных продольных лопастей 11 и 15 могут образовывать между собой межсекционную переходную зону 22 (на фиг,1 показана штрихами), в которой входящие в нее концы 20 дополнительных продольных лопастей 11 секции 18 размещены между концами 21 (на фиг.1 показаны штрихами) дополнительных продольных лопастей 15 секции 19 с образованием решетки лопастей с каналами 23 (фиг.2) для течения полимера..

В поперечном сечении смесителя до. полнительными продольными лопастями 15

могут быть образованы по меньшей мере

две секции 19 и 24 (фиг.2), расположенные

под углом $ друг к другу.

С целью упрощения изготовления конструкции основные продольные лопасти 8 и

9 и дополнительные продольные лопасти 11-17 могут быть образованы полостями 13 (одновременно являются и продольными каналами 13) в теле ступенчатого вала 3, обра- зующего с внутренней поверхностью 4 корпуса 1 зазор 25.

Работа смесителя для полимерных материалов заключается в следующем. Расплав полимера, состоящий из различных компонентов, поступает в полость 2 корпуса 1 (фиг.1) и проходит через сквозные отверстия 10 диска 5, закрепленного на внутренней поверхности 4 корпуса 1, разделяясь на

большое число осевых струйных потоков, что приводит к увеличению раздела массы полимера. На выходе из сквозных отверстий 10 диска 5 расплав полимера поступает в зону интенсивных сдвиговых деформаций и

среза между диском 5 и вращающимися на валу 3 в зазоре 7, образованном дисками 5 и 6, основными продольными лопастями 8, 9 и дополнительными продольными лопастями 11 и 15 со сквозными отверстиями 10

и прорезями 12. Расплав полимера также поступает в продольные каналы 13, в которых под действием набегающих на него при вращении основных продольных лопастей 8,9 и дополнительных продольных лопастей

11, 15 разделяется на большое число поперечных струйных потоков, затем сливающихся и смешивающихся в продольных каналах 13 (фиг.1, 2) с осевыми струйными потоками полимера. В предлагаемой конструкции смесителя расплав полимера совершает интенсивные перемещения по высоте смесителя в межлопастном пространстве продольных каналов 13. Возникают интенсивные перемещения потоков полимера по

высоте смесителя из-за того, что высоты смежных продольных каналов 13 уменьшаются от центра к периферии смесителя, что обусловливает сжатие и расширение, а значит, ускорение и замедление окружных

струйных потоков полимера, вызывающее перемещение полимера по высоте смесителя и перестроение его потоков в продольных каналах 13. При перемещении полимера по высоте смесителя в межлопастных каналах его потоки сливаются со струйными осевыми и поперечными потоками, что повышает эффективность смешения. Указанные перестроения потоков, наклады- ваясь на процессы слияния и разделения

осевых и поперечных струйных потоков, позволяют обеспечить высокую степень распределений компонентов смеси по всему объему композиции и существенно интенсифицировать процесс смешения.

Использование в конструкции пересекающихся дополнительных продольных лопастей 11 и 15 (фиг.2) позволяет при движении полимера обеспечить перестроение его потоков и перераспределение полимера между смежными продольными каналами 13, ускорять и замедлять его движение, что улучшает смешение.

Интенсификация перестроений потоков полимера в окружном направлении достигается при обтекании полимером дополнительных продольных лопастей 11 и 15, смещенных относительно друг друга по длине смесителя (фиг. 1, 2).

В варианте конструкции, в котором поток полимера натекает на смещенные отно- сительно друг друга в радиальном направлении дополнительные продольные лопасти 16 и 17, расположенные с разных сторон основной продольной лопасти 9, происходит дополнительное перестроение потока с усилением поперечных течений, улучшающих смещение (фиг.2).

В варианте конструкции (фиг. 1) расплав полимера из секции 19 дополнительных продольных лопастей 15 поступает в секцию 18 дополнительных продольных лопастей 11, связанных между собой соединительными элементами 14 и повернутых относительно дополнительных продольных лопастей 11 секции 18 на угол . В области перехода из одной секции в другую расплав полимера разделяется на .ряд потоков и движется в продольные каналы 13 секции 18, совершив необходимые гидродинамические перестроения, связанные с формированием профиля скорости на начальном участке, поворотом потока и сменой направлений движения. Перестроения потоков с указанными гидродинамическими эффектами, как известно, обеспечивают их ускорение, замедление и появление в них поперечных составляющих, что повышает эффективность смещения.

Дальнейшее повышение эффективности смещения происходит в варианте конструкции с межсекционной переходной зоной 22, в которой концы 20 и 21 (фиг.1, 2) дополнительных продольных лопастей 11 и 15 секций 18 и 19 образуют решетку лопастей с каналами 23, при движении через которые расплав полимера подвергается интенсивному разделению для развития поверхности полимера, участвующей в смешении.

Под углом /3 друг к другу могут быть расположены дополнительные продольные лопасти 15 секций 19 и 24, а значит, и образованные в пределах секций продольные каналы 13, через которые движется пол имер (фиг.2). При этом интенсифицируется

движение полимера в окружном напрэвле нии, появляются области ускоренного и замедленного движения поперечных потоков полимера, поворотов потока, слияния не5 скольких потоков в условиях сжатия или расширения. В зависимости от угла наклона можно ускорить или замедлить движение полимера в-продольных каналах 13 и целе- направленно.влиять на условия его слияния.

0 В целом указанные особенности процесса позволяют интенсифицировать перемешивание полимера.

Возможность обеспечения минимальных зазоров 25 (фиг.1) и уменьшение массы

5 полимера, находящейся в этих зазорах и не участвующей в вышеописанных процессах смешения, реализуются в конструкции смесителя, в которой лопасти 11, 15, 16 и 17,8 и 9 образованы полостями 13 (они же про0 дольные каналы 13) в теле вала 3, выполненного ступенчатым. Выбор минимальной величины зазора 26 объясняется возможностью точного изготовления ступенчатого вала 3 и обеспечения его минимального

5 радиального биения в этом варианте. Также существенно упрощается изготовление конструкции, так как :вал 3 представляет собой одну деталь. Отпадают операции индивидуального изготовления каждой лопасти, их

0 соединения между собой и совместной обработки в собранном виде.

Данная конструкция смесителя для полимерного материала позволяет обеспечить интенсификацию процесса смешения путем

5 интенсификации перемещений полимера по высоте смесителя и в межлопастном пространстве, его взаимодействия с поперечными и осевыми струйными потоками в условиях слияния полимера в продольных

0 каналах. Интенсифицируется массопере- нос полимера в осевом и окружном на- правлёниях. Перестроение потоков полимера, их разделение и слияние обусловливают увеличение поверхности разде5 ла и интенсификацию перераспределения поверхностей контакта по всему объему смеси, что приводит к усреднению распределения компонентов смеси по всему объему композиции и повышению эффек0 тивности смешения.

Формула изобретения 1. Смеситель для полимерных материалов, содержащий корпус с полостью, в которой установлен с возможностью вращения

5 вал, а на внутренней поверхности корпуса закреплены диски с образованием между собой зазоров для основных продольных лопастей, расположенных на валу по окружности с образованием между собой продольных каналов для течения полимера,

причем в дисках и основных продольных лопастях выполнены сквозные отверстия, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности смещения полимеров, смеситель снабжен по меньшей мере одной дополнительной продольной лопастью со сквозными отверстиями и прорезями, установленной под углом по меньшей мере к одной основной продольной лопасти.

2. Смеситель по п.1, от л и ч а ю щи й- с я тем, что по меньшей мере одна дополнительная продольная лопасть закреплена по меньшей мере на одной основной продольной лопасти..-:.-

3. Смеситель по пп.1 и 2, о тли чающийся тем, что меньшей мере две дополнительные продольные лопасти размещены с пересечением в поперечном сечении смесителя, . .

4. Смеситель по пп.1-3, от л ича ющи й- с я тем, что по меньшей мере в одном зазоре по длине смесителя по меньшей мере одна дополнительная продольная лопасть смещена относительно другой.

5. Смеситель по пп. 1-4, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что по меньшей мере на одной

основной продольной лопасти закреплены по меньшей мере две дополнительные продольные лопасти, смещенные одна относительно другой в радиальном направлении.

56. Смеситель по пп.1-5, от л ича ющи й- с я тем, что по меньшей мере в одном зазоре по длине смесителя дополнительные продольные лопасти установлены с образованием двух секций, расположенных со

0 смещением в окружном направлении одна относительно другой.

7. Смеситель по п.6, отличающийся тем, что конца дополнительных продольных лопастей одной секции размещены 5 между концами дополнительных продольных лопастей другой секции.

8. Смеситель по пп.5 и б, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что в поперечном сечении смесителя дополнительными продольными 0 лопастями образованы по меньшей мере две секции, расположенные под углом одна к другой..

9. Смеситель по пп.1-8, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью упрощения изготовле- 5 ния конструкции, продольные лопасти образованы полостями, выполненными в теле вала.

Использование: непрерывное смешение полимер-полимерных композиций, полимеров с различными пигментами, а также а также высокодисперсными минеральными наполнителями в линиях для окрашивания, грануляции, получения и переработки полимерных материалов. Сущность изобретения: смеситель снабжен по меньшей мере одной дополнительной продольной лопастью со сквозными отверстиями и прорезями. Эта лопасть установлена под углом по меньшей мере к одной основной продольной лопасти. По меньшей мере одна дополнительная продольная лопасть может быть прикреплена по меньшей мере к одной основной продольной лопасти. По меньшей мере две дополнительные продольные лопасти могут быть размещены с пересечением в поперечном сечении смесителя, По меньшей мере в одном зазоре подлине смесителя дополнительные продольные лопасти могут быть установлены с образованием двух секций. Эти секции расположены со смещением в окружном направлении относительно друг друга. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.