Гідродинамічний змішувач

/J МПК6 Б29Б 7/38 ГІДРОДИНАМІЧНИЙ ЗМІШУВ АЧ. Винахід належить до переробки полімерів та може бути використаний для безперерв ного змішув ання по лімерних ком поз ити в лі нія х д ля одержання, фарбування, грануляції та переробки полімерних матеріалів Відомий зміш ув ач: для полімерних м атері алів , як ий містить ко рпус з порожниною, в якій встановлений вал, що ооертаегься, а на корпуса зак ріплені диски з угвореннням маж собою зазорів, в яких розташовані диски, установлені на валу, до того ж в дисках в ико нані наскріз ні отвори [ пате нт СШ А № 4330215, КЛ.В29В 1/06, 1982 J. Недоліком відомої конструкції є недостатньо ефективне змішування через те , що в ти є відсутньою змога розділе ння м ас и поліме ру на з нач ну кі лькість поперечних потоків, які звіваються з основним и поздовжними Відом ий зміш ув ач для по ліме рних м ате рі алів , як ий містить корпус з порожниною, в якій встановлений вал, а на внутрішній поверхні корпусу 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 їх стінки в поперечному перерізі розташовані похило [ а с СРСР N° 1500483, КЛ.В29В 7/38, 1987 ]. Недоліком відомої конструюй! є недостатньо ефективне змішування через те, що в ні й є відсутньою змога розділе ння мас и полімеру на з нач ну кі лькість поперечних потоків, які зливаються з основними поздовжними, що забезпечує більш високу ступінь усереднення інгредієнті* у всьому об'ємі суміші. Найбільш близьким за технічною суттю до винаходу є змішувач для полімерних матеріалів, який містить корпус з порожниною, в якій встановлений із змогою обертання вал, а на корпусі закріплені диски з утворенням між собою зазорів, в яких розміщені поздовжні лопаті, закріплені т валу та розташовані по колу з утворенням між собою поздовжних каналів для течії полімеру, до того ж в дисках та в поздовжних лопатях виконані наскрізні отвори, а поздовжні лопаті утворюють з корпусом зазор, в якому розташовані закріплені на корпусі додаткові лиски із наскрізними отворами [ас. СРСР № 1620312, кл. В29В 7/38, 1991 ]Недоліком щєі конструкцп є недостатньо ефективне змішування полімерів через відсутність змоги утворення додаткових осьових струминних потоків у поздовжних каналах за умовами конфузорно-дифузорних рухів полімерів В основу винаходу поставлена задача вдосконалення змішувача для полімерних матеріалів, в якому впровадження додаткових змішувальних елементів, запропонованого способу їх встановлення, а також особливостей взаємного розташування додаткових змішувальних елементів, вибору форми поверхні ділянки валу, на якому встановлені поздовжні лопаті, забезпечує інтенсифікацію переміщення потоків полімеру ло висоті та довжиш зазорів, в міжлопатевих просторах поздовжних каналів в умовах їх злиття з поперечними та осьовими струминними потоками полімеру, до того ж інтенсифікуються змішувальні процеси в умовах конвергентно дивергентного руху полімеру як в межах зазорів між нерухомими дисками, так і по довжиш змішувача, що дозволяє покращити якість отриманого полімерного матеріалу, не змінюючи основної технологічної схеми процесу. з Поставлена задача вирішується тим, що в конструкції, гідродинамічного змішувача, який містить корпус з порожниною, в якій встановлений із змогою обертання вал, а на корпусі закріплені диски з утворенням між собою зазорів, в яких розміщені поздовжні лопаті, закріплені на валу та розташовані по колу з утворенням міх собою лоздовжних каналів для течії полімеру, до того ж в дисках та в поздовжних лопатях виконані наскрізні отвори, а поздовжні лопаті утворюють з корпусом зазор, в якому розташовані закріплені на корпусі додаткові диски із наскрізними отворами, згідно до винаходу новим є ге, шо, щонайменше, в одному зазорі, утвореному дисками, які закріплені на корпусі, поверхня валу виконана у вигляді однопорожнинного гіперболотду обертання, яка утворює з внутрішньою поверхнею корпусу зазор змінного розміру, висота якого зменшується по довжині змішувача від центру зазору між дисками, що закріплені на корпусі, до торцових поверхонь цих дисків, а поздовжні лопаті встановлені рядами, кожен з яких розташований по колу, до того ж у суміжних рядах кількість поздовжних лопатей відрізняється, щонайменше, на одну лопать. Додаткові диски можуть бути розташовані над рядами поздовжних лопатей, до того ж поздовжні лопаті та додаткові диски виконані з розмірами, які зменшуються від місць їх закріплення до вільного коїггуру з утворенням між ними конвергентнодивергентних поздовжних каналів. В тілі валу можуть бути виконані прорізи та наскрізні отвори з виходами на поверхню валу та поверхню однопорожнинного гшероолоіду обертання, В суміжних зазорах між дисками з наскрізними отворами, поверхні поздовжних лояатей, додаткових дисків та наскрізних отворів можуть утворювати в зазорах змінного розміру змішувальні порожнини, об'єми яких в суміжних зазорах між 4 дисками, закришеним и на корпусі, виконані різним и по довжині змішувача з утворенням конвергентно-дивергентних каналів для течи полімеру Введення поверхш валу у ВИГЛЯДІ однопорожнинного гіперболоїду обертання та особливостей взаємного розташування поздовжних лопатей і додаткових дисків дозволило інтенсифікувати процес перемішування: полімеру в умовах конвергентнодивергентної течи потоку полімеру Суть винаходу пояснюється кресленням , де на фіг зображений поздовжний переріз змішувача Гідродинамічний змішувач містить корпус 1 з порожниною 2 (фіг ), в якій встановлений зі змогою обертання вал 3 На корпусі 1 закріплені диски 4, 5, 6, 7 з утворенням між собою зазорів 8, 9 10, в яких розміщені закріплені на валу та розташовані по колу поздовжні лопаті 11 з утворенням між собою поздовжних каналів 12 для течи полімеру, до того ж в дисках 4, 5, 6, 7 та в поздовжних лопатях 11 виконані наскрізні отвори 13, а поздовжні лопаті 11 утворюють з корпусом 1 зазори 14, в яких розташовані закрі пле ні на корпусі 1 додаткові диски 15 із наскрізними отворами 13 Поверхні валу 3, що виконані у вигляді однопорожнинних гіперболоїдів обертання 16 17, 18 утворюють з внутрішньою поверхнею 19 корпусу 1 зазори змінного розміру 20, 21, 22, висота яких зменшується по довжині змішувача від центру зазорш 8, 9, 10 до торцових поверхонь 23 дисків 4, 5, 6, 7, закріплених на корпусі 1 Поздовжні лопаті 11 утворюють по довжині змішувача декілька рядів 24, 25, 26, 27, 28, 29, ЗО, до того ж у суміжних рядах кількість поздовжних лопатей 11 відрізняється, щонайменше, на одну лопать Додаткові диски 15 розташовані над рядами 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 поздовжних лопатей 11 Поздовжні лопаті 11 можуть бути в ико нані із розмірам и, я кі зме нш ую ться від міс ць їх з ак рі пле ння 31 до 5 вільного контуру 32 з утворенням між ними конвергентно-дивергентних поздовжних каналів 33 В тіш вала 3 виконані прорізи 34 та наскрізні отвори 35 з виходами на поверхні 36 валу 3 та однопорожнинних гіперболоїдів обертання 16, 17, 18. В суміжних зазорах 8, 9, 10 між дисками 4, 5, 6, 7, поверхні 37 поздовжних лопатей 11, поверхні 38 додаткових дисків 15 та поверхні 39 наскрізних отворів 13 утворюють в зазорах змінного розміру 20, 21, 22 змішувальні порожнини 40, 41, 42, об' єми яких в суміжних зазорах 8, 9, 10 виконані змінним по довжині змішувача з утворенням конвергентно-дивергентних каналів для течи полімеру. Гідродинамічний змішувач працює, таким чином Компоненти полімеру, які потрібно змішувати, надходять в порожнину 2 корпусу 1 (фіг ) В змішувачі виникають інтенсивні осьові поздовжні струминні потоки шд час проходження полімеру крізь наскрізні отвори 13 дисків 4, 5, 6, 1 і наскрізні отвори 1і в додаткових дисках 15, закріплених на корпусі 1, та поперечні струминні потоки, які виникають при розділенні полімеру наскрізними отворами 13 поздовжних лопатей 11,які обертаються на валу 3 в зазорах 8, 9, 10. Осьові та поперечні струминні потоки полімеру зливаються в лоздовжних каналах 12 та зазорах 14. Підвищення ефективності переміщування в змішувачі відбувається через те, що інтенсифікуються процеси змішування в конвергентно "Дивергентних каналах за рахунок максимальної нерівномірності поперечних та поздовжних швидкостей потокш пошмеру по довжині та в поперечному перерізі змішувача за допомогою того, що частини валу 3, виконані у вигляді однопорожнинних гіперболоїдів обертання 16, 17, 18 зі встановленими на них рядами 24, 25, 26, 27, 28, 29, ЗО поздовжних лопатей 11, які утворюють з внутрішньою поверхнею корпусу 1 зазори змінного 6 розміру 20, 21, 22, висота яких зменшується по довжині змішувача від центру зазорів 8, 9, 10 до торцевих поверхонь 23 дисків 4, 5, 6, 7 Завдяки цьому потік полімеру утворює сповільнено-прискорений рух по довжині зазорів 8, 9, 10. Конфузорнодифузо рш ефек ти, які по лі пшую ть зм илув ання:, підс илюються з а рахунок неоднакової кількості поздовжних лопатей її v суміжних їх рядах 24 та 25, 25 та 26, 26 та 27, 27 та 28, 28 та 29, 29 та ЗО, і течи полімеру в конвергентно-дивергентних каналах 53^ угворених додатковими дисками 15 та поздовжними лопатями ї ї , розташованим и одт над одними і в иконаним и із розмірами, які зменшуються від місць їх закріплення З І до вільного контуру 32 Кількість струминних та різношвидюених потоків може бути збільшеною при течи полімеру крізь прорізи 34 та наскрізні отвори 35 з виходами на поверхні 36 валу З та однопорожнинних гіперболоїдів обертання 16, 17, 18. Под аль ше по лі пше ння я кос ті змі ш ув ан ня в ідд ув ає тьс я у в арі анті конструктивного виконання змішувача, в якому подальше підсилення конвергентидивергектнкх ефектів має місце внаслідок того , що по довжині змішувача поверхні 37 лоздокжних ло патей 11, поверхні 38 додаткових дисків 15 та поверхні 39 наскрізних отворів 13 утворюють в зазорах змінного розміру 20, 21, 22, розташованих відповідно в суміжних зазорах 8 , 9 та 10, змішуваль ні порожнини 40, 41, 42 1 об' еми яких по довжині змішувача виконані різними За рахунок цього, при перетіканні полімеру із зазору 8 в зазор 9 і далі в зазор 10 утворюється конвергентно-дивергентний рух полімеру, а з'єднані між наскрізними отворами 13 в дисках 5 та 6 змішувальні порожнини 40, 41, 42 утворюють надсистему конвергентно -дквергетгптих каналів для течи полімеру Так у змішувавши порожнині 41 загальна швидкість рухів елементарних об'ємів полімеру є ошьшою у порівнянні з змішувальними порожнинами 40 та 42. Дана конструкція гідродинамічного -змішувача дозволяє посилити процес змішування шляхом штенсифікащі переміщень полімеру по висоті та довжині зазорів, в міжлоштевих просторах поздовжних каналів в умовах їх злиття з поперечними та о&овнюі струминними потоками полімеру, до того ж інтенсифікуються змішувальні процеси в умовах конвергентно-дивергентного руху полімеру як в межах зазорів між нерухомими дисками, так і по довжині змішувача Таким чином, у даному гідродинамічному змішувачі досягається підвищення ефективності змішування порівняно з відомими конструкціями змішувачів, дозволяючи шдвишити якість продукті, що отримується, не змінюючи основної технологічної схеми процесу 8 Гідродинамічний змішувач \ Х\ Л \ \ \ У\ \ \\ // а /5 15 А 4 10 29 DO 18 /5 23 5 Фи\ Автори Д Д Гябшш О І Циганов В І Савсцькиії Д.М Monti О.Д.Ряб]ііша.