Змішувач для полімерних матеріалів

МПК6 B29B 7/38 ЗМІШУВАЧ ДЛЯ ПОЛІМЕРНИХ МАТЕРІАЛІВ Винахід належить до переробки полімерних матеріалів та може бути використаний для безперервного змішування полімерних композицій в лініях для одержання, фарбування, грануляції та переробки полімерних матеріалів. Відомий змішувач для полімерних матеріалів, який містить корпус з порожниною, в якій установлений вал, а на внутрішній поверхні корпуса закріплені змішувальні елементи із наскрізними отворами, в зазорах між якими розташовані змішувальні елементи із наскрізними отворами, які установлені нерухомо на валу, до того ж змішувальні елементи виконані чашоподібними, а їх стінки у поперечному перерізі розташовані похило [а.с. СРСР №1500483, кл. В29В, 7/38, 1987]. Недоліком відомої конструкції є недостатньо ефективне змішування через те, що в ній відсутня змога розподілення маси полімера на значну кількість поперечних потоків, які зливаються із основними поздовжними, що забезпечує більш високу ступінь усереднення інгредієнтів у всьому об"ємі суміші. Найбільш близькими за технічною суттю до винаходу є змішувач для полімерних матеріалів, який містить корпус з порожниною, в якій установлений із змогою обертання вал, а на корпусі закріплені диски з утворенням між собою зазорів, в яких розміщені поздовжні лопаті, розташовані по колу із утворенням між собою поздовжних каналів для течії полімера, до того ж у дисках та в поздовжних лопатях виконані наскрізні отвори [а.с. СРСР №1620312, кл. В29В 7/38, 1988]. 2 Недоліком цієї конструкції є недостатньо ефективне змішування полімерів | через відсутність можливості утворення додаткових осьових струминних потоків у поздовжних каналах за умовами конфузорно-дифузорних рухів полімерів. В основу винаходу поставлена задача створити такий змішувач для полімерних матеріалів, в якому упроваджуються додаткові змішувальні елементи, що встановлені у прорізях поздовжніх лопатей, які поділяють останні на частини, що забезпечило б утворення додаткових струминних потоків, які зливаються із коловими струминними потоками, що виходять Із наскрізних отворів поздовжних лопатей і за рахунок цього дозволило поліпшити якість одержаного полімерного матеріала, не змінюючи основної технологічної схеми процеса. Поставлена задача вирішується тим, що у змішувачі для полімерних матеріалів, який містить корпус з порожниною, в якій установлений із змогою обертання вал, а на корпусі закріплені диски із утворенням між собою зазорів, в яких розміщені поздовжні лопаті, розташовані по колу із утворенням між собою поздовжних каналів для течії полімеру, до того ж в дисках та в поздовжних лопатях виконані наскрізні отвори, згідно до цього винаходу змішувач споряджений змішувальними елементами, які виконані у вигляді зрізаних порожнистих конусів із наскрізними отворами, при цьому кожна поздовжня лопать виконана щонайменше з одною проріззю, яка розташована із утворенням двох частин поздовжних лопатей, до того ж щонайменше один зрізаний порожнистий конус розміщений між двома частинами поздовжних лопатей. Щонайменше один зрізаний порожнистий конус може бути розміщеним між з двома частинами поздовжних лопатей, які виконані по довжині із змінною висотою, що зменшується у протилежних напрямках, до того ж одна частина лопатей закріплена на корпусі, а друга - на валу. Частини поздовжніх лопатей можуть бути зміщені відносно одна одної по колу. Щонайменше один зрізаний порожнистий конус може бути закріплений на корпусі. Щонайменше один зрізаний порожнистий конус може бути закріплений на валу. Щонайменше в одній прорізі кожної поздовжньої лопаті можуть бути розміщені два зрізаних порожнистих конуса, один з яких закріплений на корпусі, а другий - на валу. Зрізані порожнисті конуси можуть бути виконані з поздовжними прорізями. Змішувач може бути споряджений розміщеними в поздовжних прорізях зрізаних порожнистих конусів вставками із наскрізними отворами. Зрізані порожнисті конуси можуть бути виконані складеними із окремих частин, що з^єднані між собою. Запропонована конструкція змішувача для полімерних матеріалів дозволяє забезпечити Інтенсифікацію процеса змішування шляхом збільшення поверхні розділення полімера та інтенсифікацію розподілу поверхонь його контакта через розділення, злиття та перерозподілу полімера за умовами утворення поздовжних, 4 колових та додаткових струминних потоків, їх стискання та розширення із поперечними та коловими переміщеннями та вторинними потоками. Все це приводить до усереднення розподілу компонентів суміші по всьому об'єму композиції та підвищенню ефективності змішування. Таким чином, у запропонованому змішувачі для полімерних матеріалів досягається підвищення ефективності змішування у порівнянні з відомими конструкціями змішувачів, яке дозволяє підвищити якість одержаної продукції, не змінюючи технологічної схеми процеса. Суть запропонованого винаходу пояснюють графічні матеріали, на яких зображено: фіг.1 та 2 - поздовжні розрізи змішувача; фіг.З - змішувальний елемент у вигляді зрізаного порожнистого конуса із поздовжніми прорізами; фіг.4 змішувальний елемент у вигляді зрізаного порожнистого конуса із вставками; фіг.5 - переріз приклада конструктивного виконання змішувача із складеними змішувальними елементами. Змішувач для полімерних матеріалів містить корпус 1 з порожниною 2 (фіг.1), в який установлений із змогою обертання вал 3, а на корпусі 1 закріплені диски 4 із наскрізними отворами 5 з утворенням між собою зазорів 6, в яких розміщені поздовжні лопаті 7 із наскрізними отворами 5, розташовані по колу з утворенням поміж себе поздовжніх каналів 8 для течії полімера. Змішувач споряджений також змішувальними елементами, які виконані у вигляді зрізаних порожнистих конусів із наскрізними отворами 5. Кожна поздовжня лопать 7 виконана з проріззю 9, яка 5 розташована із утворенням двох частин 10 та 11 поздовжніх лопатей. До того ж змішувальний елемент, який виконаний у вигляді зрізаного порожнистого конуса 12 із наскрізними отворами 5, розміщений між двома частинами 10 та 11 поздовжніх лопатей 7. Щонайменше один зрізаний порожнистий конус 13 може бути розміщений між двома частинами 14 та 15 поздовжніх лопатей 7, які виконані по довжині із змінною висотою, що зменшується у протилежних напрямах, до того ж частини 14 закріплені на корпусі 1, а частини 15 - на валу З (фіг.і). Частини 14 можуть бути закріплені на валу 3. Частини 16 та 17 (фіг.і) поздовжніх лопатей 7 можуть бути зміщені відносно одна одної по колу. Зрізаний порожнистий конус 13 може бути закріплений на корпусі 1 (фіг.і), а зрізаний порожнистий конус 18 (фіг.2) - на валу 3. У прорізі 9 (фіг.2) між частинами 21 та 22 кожної поздовжньої лопаті розміщені два зрізаних порожнистих конуси 23 та 24, закріплених відповідно на валу 3 та корпусі 1. Зрізані поздовжні конуси 25 та 26 (фіг.З та 4) виконані із поздовжніми прорізями 27 та 28. Змішувач може бути споряджений також вставками 29 із наскрізними отворами 5, розміщеними в поздовжних прорізях 27 та 28 зрізаних порожнистих конусів 25 та 26. На фіг.4 стінки поздовжньої прорізі 28 можна побачити також через наскрізні отвори 5 вставки 29. 6 В поздовжній прорізі 28 вставка 29 (фіг.4) із наскрізними отворами 5 розміщена із змогою відкриття прорізі 28. Зрізані порожнисті конуси ЗО (фіг.5) виконані складеними із окремих частин 31, 32, 33, 34, які з'єднані між собою із змогою рознімання, наприклад, гвинтами 35, умовно зображенними на фіг.5. Робота змішувача для полімерних матеріалів полягає у наступному. Розплав полімера, який складається із різних компонентів,надходить у порожнину 2 корпусу 1 (фіг.1) та проходить крізь наскрізні отвори 5 диска 4, закріпленого на корпусі 1, розподілюючись на поздовжні струминні потоки полімера. Із наскрізних отворів 5 диска 4 струминні потоки полімера надходять в зазор 6, на вході до якого під дією поздовжніх лопатей 7, які обертаються на валу З, відбувається зріз малих порцій полімера. Малі порції полімеру, які утворюються із струминних потоків в наслідок зрізу, надходять у поздовжні канали 8, в яких вони переміщуються в осьовому напрямку та попадають під дію обертових частин 10 та 17 поздовжних лопатей 7 із наскрізними отворами 5, які розподіляють утворені в наслідок злиття та змішування поздовжні потоки полімера на ряд струминних потоків. Поздовжні потоки полімера у поздовжних каналах 8 безперервно живляться новими малими порціями полімера із наскрізних отворів 5 диска 4. При русі в осьовому напрямку потоки полімера в поздовжніх каналах 8 прискорюються в наслідок їх натікання на розташований в прорізі 9 зрізаний порожнистий конус 12 із наскрізними отворами 5, які стискають потоки полімера та примушують їх 7 рухатись прискорено на периферії змішувача у корпусі 1. Одночасно зрізаний порожнистий конус 12 повертає потоки полімера, що забезпечує їх поперечне переміщення. Наявність поперечних переміщень поліпшує змішування полімеру. Із поздовжніх каналів 8 розплав полімеру надходить в наскрізні отвори 5 зрізаного порожнистого конуса 12 та проходить крізь них, розподілюючись на додаткові струминні потоки. Додаткові струминні потоки полімеру надходять у поздовжні канали 8 порожнини зрізаного конуса 12 і рухаються в осьовому напрямку, сповільнюючи свій рух із-за того, що по довжині змішувача відбувається розширення прохідного перерізу канала і рух має дифузорний характер з поперечними потоками та вторинними циркуляційними течіями, що підвищує ефективність змішування полімерів. Крім того, полімер із дифузорних потоків попадає під розподілюючу дію наскрізних отворів 5 частин 11 та 16 поздовжних лопатей 7, які утворюють колові струминні потоки полімера та забезпечують збільшення поверхні розділення маси полімера. Безперервно відбувається процес розподілення та злиття елементарних об^ємів полімерів, які приймають участь у змішуванні. Таким чином, відбувається підвищення інтенсивності руху полімера та поліпшується його змішування. Утворення в наслідок розділення полімера поздовжніх струминних потоків, колових струминних потоків, додаткових струминних потоків забезпечує значне збільшення поверхні розподілу маси полімеру. Інтенсифікація розподілу поверхонь контакта по всьому об'єму суміші забезпечується при злитті малих порцій полімера в поздовжніх каналах за умовою стискання та розширення потоків, їх поперечних переміщень в умовах конфузорнодифузорних рухів та вторинних циркуляційних рухів. Підвищення ефективності змішування досягається шляхом усереднення розподілу компонентів суміші по всьому общему композиції. В прикладах конструктивного виконання змішувача досягається подальше підвищення ефективності змішування. Розплав полімеру для утворення додаткових струминних потоків наскрізними отворами 5 зрізаного порожнистого конуса 13 (фіг. 1) може надходити на вхід цих отворів 5 у вигляді малих порцій полімера, які утворюються в наслідок зріза полімера між нерухомим порожнистим корпусом 13 та обертовою частиною 15 поздовжньої лопаті 7. Корпус 13 закріплений на корпусі 1. Частина 14 також може бути нерухомо закріплена на корпусі 1, а може обертатись при встановленні на валу 3. Змінна висота частин 14 та 15 поздовжніх лопатей забезпечує конфузорно-дифузорний рух полімеру, який поліпшує змішування. При обертанні частини 14 відбувається додатковий зріз та утворення малих порцій полімера, що розвиває поверхню розподІла полімеру. При нерухомій частині 14 посилюються колові та поперечні переміщення полімеру з-за більш сильного виявлення у порівнянні з попереднім випадком (обертання частини 14) дифузорних явищ. 9 При зміщенні частин 16 та 17 (фіг. 1) поздовжніх лопатей 7 по колу відносно одна одної відбувається посилення колових та поперечних переміщень полімера. В прикладі конструктивного виконання зрізаний порожнистий конус 18 та частини 20 (фіг.2) поздовжніх лопатей закріплені на валу 3 із змогою обертання, а частини 19 закріплені на корпусі. В цьому випадку ефективність змішування підвищується за рахунок живлення наскрізних отворів 5 конуса 18 малими порціями полімеру, які утворюються в наслідок його зрізу між нерухомими частинами 19 та обертовим конусом 18. В цьому випадку частини 19 не повинні мати велику площу, тому що ефективність утворення колових струминних потоків мала. Підвищити ефективність змішування можна при русі розплава полімеру крізь два зрізаних порожнистих конуса 23 та 24. Цей варіант удосконалює попередню конструктивну схему шляхом встановлення конуса 24, закріпленого на корпусі 1. Утворюються інтенсивні зони зсуву та зрізу між конусами 23 та 24 і обертовими частинами 22 поздовжних лопатей. Полімер проходить змішувальні елементи у такій послідовності: нерухомі частини 21 - рухомий конус 23 - нерухомий конус 24 рухомі частини 22. Чергування рухомих та нерухомих елементів поліпшує змішування. Зрізані порожнисті конуси 25 можуть бути споряджені прорізями 27 (фіг.З). В такому випадку при русі полімеру крізь прорізі 27 утворюються пульсації потока та його прискорені переміщення, які забезпечують перерозподіл маси полімера по довжині змішувача та поліпшують змішування. Це відбувається у випадку 10 установлення нерухомих частин поздовжніх лопатей, які при обертанні конуса періодично перекривають та відкривають прорізі. Основне призначення такої конструкції конуса - полегшити збирання конструкції змішувача та зміну конусів при переналагодженні обладнання. В цьому випадку конус легко зняти та одягнути, тому що його можна поступально переміщувати відносно частин поздовжних лопатей, які розміщуються в прорізях 27. Зрізаний конус 25 поступально переміщується відносно частин поздовжних лопатей до того часу, поки він не обійме потрібне для його обертання (або обертання частин лопатей) положення в прорізі 9. Після його встановлення в прорізі 9 поздовжні прорізі 27 можуть бути закриті вставкою із наскрізними отворами, якщо по технологічним причинам більш ефективним для підвищення змішувальної спроможності обладнання є не перерозподіл полімера по довжині змішувача, а його розділ з утворенням струминних потоків. На фіг.4 зображена вставка 29 із наскрізними отворами 5, яка розміщена у поздовжній прорізі 28 зрізаного порожнистого конуса 26. Можуть бути використані різні способи кріплення вставки. При потребі регулювання опору змішувача та утворення колового градієнта тиску при русі полімера в змішувачі, а також спрощення збирання та переналагодження змішувача він може бути виконаний із окремих частин. На фіг. 5 зображений конус 30, кожна частина якого 31, 32, 33, 34 може бути легко знята та замінена Іншою. Для цього потрібно тільки викрутити гвинти 35. Кожна із частин и 31, 32, 33, 34 може мати різний опір отворів 5, що при русі полімера у поздовжніх каналах 8 примусить його здійснювати інтенсивні колові переміщення крізь наскрізні отвори 5 поздовжніх лопатей 7 із зони високого опору до зони низького опору і поліпшити змішування полімера. Запропонована конструкція змішувача для полімерних матеріалів дозволяє забезпечити інтенсифікацію процеса змішування шляхом збільшення поверхні розділення полімера та інтенсифікацію розподілу поверхонь його контакта із-за розділення, злиття та перерозподілу полімера за умовами утворення поздовжних, колових та додаткових струминних потоків, їх стискання та розширення із поперечними та коловими переміщеннями та вторинними потоками. Все це приводить до усереднення розподілу компонентів суміші по всьому об'єму композиції та підвищенню ефективності змішування. Таким чином, у запропонованому змішувачі для полімерних матеріалів досягається підвищення ефективності змішування у порівнянні з відомими конструкціями змішувачів, яке дозволяє підвищити якість одержаної продукції, не змінюючи технологічної схеми процеса. ЗАЯВНИК Національний технічний університет України D aarn. г\рор&к Воронов C.O по л екерних матеріал, ZZ////-Z / / / / / / / / оо°п / X I / / / / . /. // / / / / / / / J і/ / і / /Г77УЛ7Я : Д.Д.РяБінщ Ь З.Сібвцький О.Я.Молкін о.д. М.Мотім 0 П СОКОЛЬСЬКІ 5 Змішувач для полімерних матеріалів г S iooo ооооооо оооо о 00 о- 0°8 одо Є Є Є ©Є'© Р 0| О О О О О О ; 2с; L / з , С _ ^_ ХСи