Гідродинамічний змішувач

МПК6 B29B 7/38 Гідродинамічний змішувач Винахід належить до переробки полімерних матеріалів і може бути використаний для безперервного змішування полімерних композицій в лініях для одержання, фарбування, грануляціі та переробки полімерних матеріалів. Відомий змішувач, який містить корпус і послідовно розташовані в ньому змішувальні елементи у виглядідисків з повздовжними каналами для течії матеріалу та з порожнинами h між дисками, а поздовжні канали розташовані у вигляді секторів, до того ж кожний наступний диск установлений в корпусі із змогою зміщення в плані бісектриси кута його сектору, зайнятого поздовжніми каналами, відносно бісектриси кута сектору суміжного диска (а.с. СРСР №1557980, Аі, В29В 7/30, 1990). Недоліками відомої конструкції є недостатньо ефективне змішування через те, що в ній не використовується сполучення рухомих та нерухомих дисків, що забезпечує інтенсивне перенесення та розподілення маси полімеру по окружності. Відомий змішувач , який містить корпус з порожниною, в який установлений вал, а на внутрішній поверхні корпуса закріплені змішувальні елементи з наскрізними отворами, в зазорах між якими розташовані змішувальні елементи з наскрізними отворами, які встановлені нерухомо на валу, до того ж змішувальні елементи виконані чашоподібними, а іх 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 розділення маси полімеру на потоки, які рухаються з різними швидкостями як у позждовжньому, так і у поперечному напрямках, що забезпечує перенос окремих об'ємів маси полімеру по довжині змішувача на різну відстань і більш високу ступінь середнення інгридіентів у всьому об'ємі суміші. Найбільш близьким за технічною суттю до винаходу є гідродинамічний змішувач, який містить корпус з порожниною, в який установлений із змогою обертання вал, а на корпусі закріплені нерухомі диски з наскрізними отворами, в зазорах між якими розташовані рухомі диски із наскрізними отворами, установлені на валу (а.с. СРСР №1500 485, кл. В29В 7/38, 1989). Недоліком відомої конструкції є недостатньо ефективне змішування через те , що основні струменн іпотоки полімеру рухаються практично уздовж осі валу не змінюючи свого напрямку тому, що гідравлічний опір руху матеріалу на різних траєкторіях руху практично не відрізняється, суттєво не відрізняється і швидкість руху, взагалі недостатньо інтенсивним є рух матеріалу у поперечному напрямі та різниця швидкостей руху окремих об'ємів полімеру. В основу винаходу поставлена задача створити такий гідродинамічний змішувач, в якому доцільне розташування змішувальних елементів забезпечило б рух окремих об'ємів полімеру Із різними швидкостями, інтенсивний рух матеріалу у поперечному напрямі, що забезпечило б утворення прискорено- сповільненого руху матеріалу в умовах його інтенсивного зсуву, і за рахунок цього дозволило поліпшити якістьодержаного полімерного матеріалу, не змінюючи основної технології схеми процесу. Поставлена задача вирішується тим, що у гідродинамічному змішувачі, який містить корпус з порожниною, в який установлений із змогою обертання вал, а на корпусі закріплені нерухомі диски із наскрізними отворами, в зазорах між якими розташовані рухомі диски із наскрізними отворами, установлені на валу, згідно до цього винаходу вал виконаний нахиленим відносно центральної вісі змішувача, а рухомі диски установлені на валу сходинками і виконані із змінними по довжинівала діаметрами, які досягають найбільших величин у центральній частині змішувача і зменшуються відповідно у напрямах входу та виходу і змішувача. Щонайменше один установлений на валу рухомий диск може бути розташований перпендикулярно до вісі валу. Щонайменше один закріплений на корпусі нерухомий диск може бути розташований перпендикулярно до вісі валу. Вхідні та вихідні наскрізні отвори можуть бути виконані у нерухомих дисках і розташовані з різних боків від центральноі вісі змішувача протилежно відповідно до вхідного та вихідного кінців валу. Запропонована конструкція гідродинамічного змішувачу дозволяє забезпечити інтенсифікацію процесу змішування шляхом збільшення поверхні розділення матеріалу та інтенсифікацію розподілу поверхонь його контакту із-за розділення, злиття та перерозподілу полімера за умов утворення поперечних, поздовжних, колових різкошвидкісних потоків, іх стискання та розширення з поперечними та коловими переміщеннями. Все це приводить до усереднення розподілу компонентів суміші по всьому об'єму композиції та підвищенню ефективності змішування. Таким чином , у запропонованому гідродинамічному змішувачі досягається підвищення ефективності змішування у порівнянні з відомими конструкціями змішувачів, яке дозволяє підвищити якість одержаної продукції, не змінюючи технологічної схеми процесу. Суть запропонованого винаходу пояснять графічні матеріали, на яких зображено : фіг.1- позжовжній розріз змішувачу; фіг. 2 - поздовжій розріз прикладу конструктивного виконання змішувача з дисками, розташованими перпендикулярно до вісі валу. ; - > * * - j i Гідродинамічний змішувач містить корпус 1 з порожниною 2 (фіг.1), в якій установлений з змогою обертання вал 3, а на корпусі 1 закріплені нерухомі диски 4 з наскрізними отворами 5, Б зазорах 6 між якими на валу 3 розташовані рухомі диски 7 з наскрізними отворами 5. Вал 3 виконаний нахиленим відносно центральної вісі 8 змішувачу і утворює з нею кут а. Рухомі диски 7 установленіна валу 3 сходинкми і виконані із змінними по довжині вала діаметрами, які досягають найбільших величин в центральній частині змішувачу і зменшуються відповідно у напрямках входу та виходу змішувачу. Тобто диск 9 у центральній частині змішувачу має діаметр більший за діаметри дисків 10 та 11, які розташовані відповідно на ділянках входу та виходу змішувачу. Нерухомі диски 4 та рухомі диски 7 (фіг.2) можуть бути розташовані перпендикулярно j до вісі 12 валу 3. Вхідні 13 та вихідні 14 наскрізні отвори можуть бути виконані у нерухомих дисках 15 та 16 (фіг.2) та розташовані з різних боків від центральної вісі 8 змішувачу протилежно відповідно до вхідного 17 та вихідного!8 кінцям валу 3. Робота гідродинамічного змішувачу полягає у наступному. Розплав полімеру, який складається з різних компонентів надходить у порожнину 2 корп усу 1 (фіг.1) та проходить крізь наскрізні отвори 5 нерухомого диску 4, який закріплений на корпусі 1, розподіляє на поздовжні струмінні потоки полімера. Із наскрізних отворів 5 диску 4 струмінні потоки полімера надходять в зазор 6, в якому утворені уздовж вісі 8 змішувачу дві зони різного опору: одна на ділянці між дисками 4, а друга на ділянці, де на валу 3 установлені рухомі диски 7. Відповідно це зони зниженого та підвищеного опору. Завдяки цьому утворюються інтенсивні поперечні рухи полімеру та поздовжні потоки, в яких об'єми матеріалу рухаються з різними швидкостями. Якщо припустити, що деякі елементарні об'єми полімеру займали однакове виходне положення, то в умовах різношвидкісних прискорено-сповільнених потоків (прискорено- на ділянці між дисками 4, сповільнено - на ділянці розташування рухомих дисків 7) вони за один і той же час проходять різну відстань і контактують з іншими елементарними об'ємами, які надходять з інших вихідних положень. При цьому відбувається збільшення поверхні розділення матеріалу та інтенсифікація розподілу поверхонь його контакту, що поліпшує його змішування. Через те, що рухомі диски 7 виконані із змінними по довжині змішувача діаметрами по мірі руху матеріалу від диску 10 до диску 9 вільна від рухомих дисків 7 зона між нерухомими дисками 4 приймає обриси зони конфузорного типу, тобто відбувається стискування полімеру і підсилення його руху в поперечному напрямі в центральній частині змішувачу, де розташований диск 10. У подальшому поперечні рухи полімеру підсилюються завдяки тому, що опір на ділянці від диску 9 до диску 11 зростає і у вільній зоні від рухомих дисків 7 між нерухомими дисками 4 утворюється зона дифузорного типу. Як відомо, наявність дифузорно-конфузорних зон в потоці полімеру поліпшує змішування. Такий характер течії полімеру стає можливим завдяки тому, що вал 3 виконаний похилим відносно центральної вісі 8 змішувача і утворює з нею кут а. Безперервно на вищезгаданий характер руху накладається розділення , злиття та перерозподіл струмінних поперечних та осьових поздовжннх потоків полімеру. Реалізація такого конструктивного виконання гідродинамічного змішувача вимагає досить великих відстаней між нерухомими дискми 4 тому, що крайні точки вільного контуру рухомих дисків 7 при іх обертанні утворюють циліндр, довжина якого, тобто довжина зазору 6, дорівнює довжині проекцій цих точок на вісь 12 валу. Такі великі зазори 6 доцільно використовувати для середовищ з відносно малою в'язкістю, коли при обертанні рухомих дисків 7 утворюються виходи і вторинні течії, які поліпшують змішування. / При збільшенні в'язкості ці ефекти зменшуються і не впливають суттєво на змішування, тому стає доцільним розташовувати нерухомі диски 4 та рухомі диски 7 перпендикулярно до вісі 12 валу 3. За великою в'язкістю підвищення ефективності змішування вимагає більш упорядкованої структури і організації потоків рідини, що потребує менших зазорів між дисками. Як в тому, так і в іншому випадку ефективність змішування підвищується, якщо примусити основний потік матеріалу рухатись по діагоналі змішувачу, тобто під кутом, як до осьових поздовжних так і до поперечних потоків. В цьому випадку матеріал входить до змішувача крізь вхідні наскрізні отвориЛЗ і виходить з нього крізь вихідні 14 наскрізні отвори, які виконан і в ідповідно у нерухоми х диска х 15 та 16. Ус і отвори ІЗ та 14 1 розташовані з різних боків від центральної вісі 8 змішувача і протилежно відповідно до вхідного 17 та вихідного 18 кінцям валу 3. При цьому основний потік матеріалу перетинає обертовий вал 3 з системою рухомих дисків7. Запропонована конструкція змішувача дозволяє забезпечити інтенсифікацію процесу змішування шляхом збільшення поверхні розділення полімера та інтенсифікацію розподілу поверхонь його контакту із-за розділення, злиття та перерозподілу полімеру за умовами утворення поздовжних, поперечних, колових струмінних потоків, їх стискання та розширення з поеречними та коловими переміщеннями та вторинними потоками. Все це приводить до усереднення розподілу компонентів суміші по всьому об'єму композиції та підвищеню ефективності змішування. Таким чином у запропонованому гідродинамічному змішувачі досягається підвищення ефективності змішування у порівнянні з відомими конструкціями змішувачів, яке дозволяє підвищити якість одержаноі продукції, не змінюючи технологічної схеми процесу. 1 і Ч * *f*t -ЇВ, 4 Гідродинамічний - *- * a IT , V r ___ kbmopu Ря5£нін'Д Д. 6О И отін А И. ОД У