Устройство для смешивания и диспергирования
Полезная модель предназначена для проведения процессов смешивания ультратонкодисперсных наполнителей, например, углеродных нанотрубок с одновременным измельчением крупных агломератов перемешиваемого материала в вязких жидкостях.
В основу полезной модели положена задача повышения интенсивности процесса смешивания на наноуровне, которая позволяет повысить качество готового продукта, за счет продолжительного измельчения наиболее крупных агломератов дисперсной фазы и равномерного их распределения в перемешиваемой среде.
Техническая задача полезной модели достигается тем, что устройство для смешивания и диспергирования, содержащее основание с установленным на нем двигателем, ротором и статором, согласно полезной модели ротор выполнен барабанного типа с кольцевой проточкой, перпендикулярной оси симметрии ротора, и торцевой крышкой, а статор установлен на подвижной в вертикальном направлении платформе.
1 н.п., 1 ил.
Полезная модель предназначена для проведения процессов смешивания ультратонкодисперсных наполнителей, например, углеродных нанотрубок с одновременным измельчением крупных агломератов перемешиваемого материала в вязких жидкостях.
Из уровня техники известен трехвалковый смеситель и измельчитель, содержащий корпус, двигатель, валки, вращающиеся с разной скоростью и в разные направления, и системы съема продукта (http://www.exakt.de/Precizionnye-modeli.30+M5d637ble38d.0.html).
Однако в указанном устройстве низко качество диспергирования вследствие незначительного времени действия сдвиговых усилий в смеси, проходящей через зазор между соседними валками, так как площадь контакта смеси с валками мала и нет возможности установить валки большего диаметра. Аппарат сложен в изготовлении, имеет большое количество деталей и сопряженных поверхностей.
В основу полезной модели положена задача повышения интенсивности процесса смешивания на наноуровне, которая позволяет повысить качество готового продукта, за счет продолжительного измельчения наиболее крупных агломератов дисперсной фазы и равномерного их распределения в перемешиваемой среде.
Техническая задача полезной модели достигается тем, что устройство для смешивания и диспергирования, содержащее основание с установленным на нем двигателем, ротором и статором, согласно полезной модели ротор выполнен барабанного типа с кольцевой проточкой, перпендикулярной оси симметрии ротора, и торцевой крышкой, а статор установлен на подвижной в вертикальном направлении платформе.
Проточка обеспечивает зазор между ротором и статором, а эластичная подложка обеспечивает постоянное поджатие статора к ротору и компенсирует возможное биение ротора во время вращения.
Целесообразно, использовать резиновые ограничители, представляющие собой поджимающие цилиндр с торцов параллелограммы, предотвращающие растекание смеси.
Целесообразно согласно полезной модели сделать цилиндрический ротор сменным, с различной глубиной проточки и различного диаметра.
Предложенное устройство позволяет одновременно измельчать и смешивать обрабатываемый материал в небольшом количестве, т.е. объединить в себе две функции. Изменяя скорость вращения ротора, а так же устанавливая роторы различного диаметра, устройство позволяет получать необходимое сдвиговое воздействие для каждого конкретного материала.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежом, на котором приведен общий вид устройства, где
1 - ротор,
2 - статор,
3 - эластичная подложка
4 - вал,
5 - ограничители,
6 - охлаждающая жидкость,
7 - торцевая крышка,
8 - электродвигатель,
9 - основание,
10 - подвижная платформа.
Устройство для смешивания и диспергирования содержит основание 9 с установленным на нем электродвигателем 8, ротором 1 и статором 2. Ротор 1 выполнен барабанного типа с кольцевой проточкой, перпендикулярной оси симметрии ротора, и снабжен торцевой крышкой 7. В полость ротора заливается охлаждающая жидкость 6. Статор 2 установлен на подвижной в вертикальном и двух взаимно перпендикулярных горизонтальных направлениях платформе 10. Эластичная подложка 3 обеспечивает постоянное поджатие статора 2 к ротору 1 и компенсирует возможное биение ротора во время вращения. Резиновые ограничители 5, закрепленные на статоре 2, предотвращающие растекание смеси.
Устройство для смешивания и диспергирования работает следующим образом.
Обрабатываемый продукт (эпоксидная смола и углеродные нанотрубки) наносится на ротор 1 в углубление кольцевой проточки. Ротор 1 поджимается снизу статором 2. В полость ротора 1 наливается охлаждающая жидкость 6. Во время вращения ротора 1, обрабатываемый продукт попадает в зазор между статором 2 и ротором 1, при этом в продукте возникают сильные сдвиговые воздействия, разрушающие агломераты и перемешивающие их в объеме продукта. Резиновые ограничители 5 предотвращают растекание смеси. Качественный эффект гомогенизации достигается (в данном примере - разрушение агломератов углеродных нанотрубок на мелкие частицы и их однородное распределение в объеме эпоксидной смолы) за счет многократного сдвигового воздействия во время вращения ротора, это позволяет более эффективно вести перемешивание и диспергирование рабочей среды. Для большей эффективности процесса, происходит охлаждение ротора, это позволяет избежать нагрева смолы и уменьшения ее вязкости.
Таким образом, заявляемое устройство позволяет производить смешивание ультратонкодисперсных наполнителей с одновременным измельчением крупных агломератов перемешиваемого материала в вязких жидкостях.
Устройство для смешивания и диспергирования, содержащее основание с установленным на нем двигателем, ротором и статором, отличающееся тем, что ротор выполнен барабанного типа с кольцевой проточкой, перпендикулярной оси симметрии ротора, и торцевой крышкой, а статор установлен на подвижной в вертикальном и двух взаимно перпендикулярных горизонтальных направлениях платформе.
