Статический смеситель для полимерных материалов

 

Изобретение относится к статическим смесителям для полимерных материалов. Оно может быть использовано в линиях для окрашивания, грануляции и переработки полимеров в изделия. Цель изобретения - повышение эффективности смешения материалов путем регулирования сопротивления каналов смешения. Для этого в корпусе смесителя с фланцами установлены входной, переходной и выходной разделительные диски с продольными каналами и каналами на торцовых поверхностях. В продольных каналах установлены продольные перегородки. Переходной разделительный диск выполнен сборным из нескольких элементов. Они соединены между собой закрепленными на их поверхностях упругодеформируемыми элементами с гофрами, образующими продольные каналы с участками конвергентно-дивергентного профиля. Конвергентные участки одних каналов соединены с дивергентными участками других каналов отверстиями в теле упругодеформируемых элементов с гофрами. Смеситель снабжен устройством для деформации упругодеформируемых элементов, выполненным в виде установленных на фланцах тяг с резьбовым соединением. Разделительные диски установлены с возможностью их продольного перемещения относительно корпуса. Продольные перегородки могут быть прикреплены к поверхности переходных дисков и выполнены упругодеформируемыми. В теле перегородок могут быть выполнены сквозные отверстия. На поверхности продольных перегородок могут быть установлены ребра, образующие конвергентно-дивергентные каналы. При работе осуществляется регулирование сопротивления каналов смесителя при изменении их размеров и профиля. Это создает переменное поле давлений, поперечные токи и мелкомасштабные пульсации давления, что приводит к повышению эффективности смешения при уменьшении энергоемкости и металлоемкости конструкции. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1511134

А1 цр 4 В 29 В 7/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4310828/31-05 (22) 29.09.87 (46) 30.09.89. Бюл. 11 36 (71) Киевский политехнический институт им.50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Д.Д.Рябинин, А.Г.Сирота, А.С.Сахаров, В.И.Сивецкий, С.О.Пристайлов и Л.В.Давидович (53) 678.053.4(088.8) (56) Патент США - 4361406, кл. В 01 F 5/06, опублик. 1982.

Авторское свидетельство СССР

У 1214441, кл. В 29 В 7/32, 1985. (54) СТАТИЧЕСКИЙ CMECHTEJIb ДЛЯ ПОЛИMEPHblX МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к статическим смесителям для полимерных материалов. Оно м.б. использовано в линиях для окрашивания, грануляции и переработки полимеров в изделия. Цель изобретения — повышение эффективности смешения материалов путем регулирования сопротивления каналов смешения. Для этого в корпусе смесителя с фланцами установлены входной, переходной и выходкой разделительные диски с продольными каналами и каналами на торцовых поверхностях. В продольных каналах установлены продольные перегородки. Переходной разделительный диск выполнен сборным из нескольких элементов. Они соединены

Изобретение относится к переработке полимерных материалов и может быть использовано для нейрерывного смеше2 между собой закрепленными на их поверхностях упругодеформируемыми элементами с гофрами, образующими продольные каналы с участками конвергентно-дивергентного профиля„ Конвергентные участки одних каналов соединены с дивергентными участками других каналов отверстиями в теле упру-. годеформируемых. элементов с гофрами.

Смеситель снабжен устройством для деформации упругодеформируемых элементов, выполненным в виде установленных на фланцах тяг с резьбовым соединением. Разделительные диски установлены с возможностью их продольного перемещения относительно корпуса. Продольные перегородки могут быть прикреплены к поверхности переходных дисков и выполнены упругодеформируемыми. В теле перегородок могут быть выполнены сквозные отверстия. На поверхности продольных перегородок могут быть установлены ребра, образующие конвергентно-дивергентные каналы.

При работе осуществляется регулирование сопротивления каналов смесителя при изменении их размеров и профипя.

Это создает переменное поле давлений, поперечные токи и мелкомасштабные пульсации давления, что приводит к повышению эффективности смешения при уменьшении энергоемкости и металлоемкости конструкции, 3 з.п. ф-лы, 3 ил. ния полимер-полимерных композиций, полимеров с различными пигментами,а также высокодисперсными минеральными

3 -151 наполнителями в линиях для окрашивания, грануляции, получения и переработки полимерных материалов.

Цель изобретения — повышение эффективности смешения материалов путем регулирования сопротивления каналов смешения.

1l

На фиг. l показан смеситель, разрез по центральной оси; на фиг.2— поперечный разрез А-А на фиг.l (переходного диска смесителя); на фиг.3продольная перегородка смесителя с ребрами на поверхности.

Статический смеситель для полимерных материалов содержит (фиг.l) трубчатый корпус 1 с фланцами 2 и 3 и отверстиями 4 и 5 соответственно для ввода компонентов и отвода смешанной композиции. На фланцах 2, 3 установлены тяги 6 с резьбовыми соединениями 7 и 8, состоящими из резьбовых нарезок 9 и 10 и гаек 11 — 14. Внутри трубчатого корпуса 1 размещены входной 15, переходной 16 и выходной 17. разделительные диски, имеющие каналы 18 — 23 по торцовым поверхностям и продольные каналы 24 — 29 в теле дисков. Переходной диск 16 может состоять из нескольких дисков. На фиг.l переходной диск 16 состоит из двух дисков 30 и 31, которые, в свою очередь, могут быть выполнены из отдельных элементов 32 — 35, например колец, установленных с возможностью продольного перемещения относительно друг друга, корпуса 1 входного 15 и выходного 17 дисков. Диски 30 и

31 и их отдельные элементы 32 — 35 соединены между собой упругодефор— мируемыми элементами 36 и 37, выполненными в виде входящих один в другой сильфонов разного диаметра. Упругодеформируемые. элементы 36 и 37 образуют продольные каналы 26 и 27 с участками конвергентно-дивергентного профиля, содержащими конвергентный участок 38 и дивергентный участок 39.

Конвергентные участки 38 и дивергентные участки 39 различных продольных каналов соединены между собой отверстиями 40. К поверхности переходных дисков 30 и 31 или их элементов 32, 33, 34 и 35 прикреплены продольные перегородки 41 и 42 (фиг.1-3), упругодеформируемае и повторяющие по вы,соте профиль продольных каналов 26 и

27, образуя между унругодеформируемами элементами Зб и 37 с гофрами ка1134

4 калы с дивергентными 43 и конвергентными 44 участками .и предотвращая перекрытие каналов 26 и 27. В теле пе5

55 регородок 41 и 42 выполнены сквозные отверстия 45 .(фиг.Э). На поверхности продольных перегородок 41 и 42 установлены ребра 46. Они могут быть выполнены выпукло-вогнутой формы с выпуклой частью 47 и вогнутой частью

48, образуя между собой, например, конвергентно-дивергентные каналы 49.

Упругодеформируемые. элементы 36 и

37 и продольные перегородки 41 и 42 могут быть выполнены с различной тол" щиной в поперечном сечении,т.е. толщина элемента 37 превьппает толщину элемента Зб,а толщина продольных перегородок 41 больше, чем толщина продольных перегородок 42. При этом упругодеформируемый элемент 37 и про" дольные перегородки 41 соединены с отдельными элементами - кольцами 33 и 35, и упругодеформируемый элемент 36 и продольные перегородки 42 с отдельными элементами кольцами 32 и 34. В варианте конструкции в качестве упругодеформируемых элементов 36 и 37 могу быть использованы мембраны (фиг.1) Тяги 6 с резьбовым соединением представляют собой устройство для деформации упругодеформируемых элементов 36, 37.

Работа статического смесителя заключается в следующем. Расплав полимера, состоящий из различных компонентов, поступает в смесительные элементы, расположенные в корпусе 1 между фланцами 2 и 3. Расплав полимера поступает во входное отверстие 4 и после смешения отводится через отверстие 5. Размеры каналов смесителя регулируются с помощью тяг 6 и резьбовых соединений 7 и 8, которые стягивают фланцы при перемещении по резьбовым нарезкам 9 и 10 гаек 13 и 14.

Размеры канала фиксируются при помощи гаек 11 и 12. Расплав полимера про" ходит входной 15 переходной 16 и выходной 17 разделительные диски, смешиваясь в каналах !8 — 22 дисков,рас" положенных по торцовым поверхностям . и в продольных каналах 24 — 29 в те" ле дисков.

Регулирование сопротивления каналов смесителя производится при течении расплава полимера через диск

l6. Проходя через продольные каналы

26 и 27, расплав полимера движется! 511

5 через конвергентный участок 38 и дивергентный участок 39. При движении расплава полимера в зоне дивергентного участка 39 повышается давление изза перехода кинетической энергии по5 тока в потенциальную и релаксации напряжений в потоке расплава полимера.

В зоне конвергентного участка 38 скорость движения полимера возрастает и давление уменьшается. В силу возрастания давления в зоне дивергентного участка 39 расплав полимера перетекает через отверстия 40 в зону конвергентного участка 38 и интенсивно перемешивается. Одновременно происходит перетекание расплава полимера через отверстия 45 в теле продольных перегородок 41 и 42. Интенсивность смешения возрастает при обтекании ребер 46, которые выпуклыми частями 47 и вогнутыми частями 48 образуют ускоряющиеся и замедляющиеся потоки в конвергентно-дивергентных каналах 49, инициируя смесительный процесс на границе с твердыми стенками каналов. По длине пластины конвергентно-дивергентные каналы 49 могут перераспределять расплав полимера различным образом в зависимости от вза- 30 имного расположения каналов 49, Очевидно, что существует значительное количество вариантов взаимного расположения каналов 49 и значительные воэможности для интенсификации процесса

35 смешения расплава полимера. Смесительный эффект при течении расплава полимера усиливается влиянием на поток дивергентных 43 и конвергентных

44 участков между продольными пере- 40 городками 41 и 42. По отношению к аналогичным участкам 38 и 39 участки

43 и 44 могут занимать различное положение, образуя конвергентно-дивергентные переходы в поперечном сечении потока расплава полимера.

При движении расплава полимера через конвергентно-дивергентные участки создается переменное поле давлений, вызывающее мелкомасштабные пуль- 5О сации в расплаве полимера, что улучшаеъ смешение.

В варианте конструкции при высокой чувствительности . упругодеформируемых элементов 36 и 37 и продольных перегородок 41 и 42 Пульсации давления в расплаве полимера вызовут колебания упруго-деформируемых элементов 36 и 37 и продольных перегородок

134 6

41 и. 42. Продольные перегородки 41 и 42, повторяя по высоте профиль продольных каналов 26 и 27, служат опорами, на которые при деформировании опираются упругодеформируемые элементы 36 и 37. При этом предотвращается в процессе работы полное перекрытие продольных каналов 26 и 27 и ограничивается возможность поперечных перемещений элементов 36 и

37.

При этом элементы 32 - 35 дисков

30 и 31 могут продольно перемещаться относительно друг друга, корпуса 1 и дисков 15 и 16. В варианте конст. рукции с упругодеформируемыми элементами 36 и 37 и продольными перегородками 41 и 42 с различной толщиной в поперечном сечении можно обеспечить, например, неподвижность элементов 33 и 35, относительно которых будет происходить перемещение элементов 32 и 34, т.е. течение полимера будет происходить между стенками, одна из которых неподвижна,а другая движется. Это позволит оказывать локальное воздействие на поток расплава полимера и регулировать напряженное состояние полимера. Наложение колебаний на процесс течения расплава полимера позволит повысить качество смешения.

В варианте конструкции в качестве упругодеформируемых элементов

36 и 37 могут быть использованы мембраны без изменения существенных особенностей работы смесителя и процесса смешения.

В данном статическом смесителе увеличение поверхности раздела и более интенсивное распределение поверх-. ностей контакта по всему объему смеси, и следовательно, повьш ение эффективности смешения и качества получаемой полимерной композиции достигается за счет значительного увеличения количества разделений потока массы, перестраивания ее потоков, поперечного переноса массы полимера, обусловленного регулированием сопротивления каналов смесителя при течении полимера, а также наложением колебаний на текущий поток расплава полимера.

Формул а изобретения

1. Статический смеситель для полимерных материалов, содержащий последовательно расположенные в корпусе

1511134 с фланцами смесительные элементы в виде входного, переходного и выходного разделительных дисков с продольными каналами и каналами по торцовым

5 поверхностям, соединенными между собой,и продольными перегородками,размещенными в продольных каналах, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности смеше"

1 ния материалов путем регулирования сопротивления каналов смешения переходной разделительный диск выполнен сборным из ряда частей, соединенных между собой закрепленными на их по- 15 вердсностях упругодеформируемыми элементами с гофрами, смонтированными с образованием продольных каналов, которые выполнены с участками конвергентно-дивергентного профиля причем 20 конвергентные участки одних каналов соединены с дивергентными участками других каналов отверстиями в теле упругодеформируемых элементов с гофрами, а смеситель снабжен устройством для деформации упругодеформируемых элементов, выполненным в виде установленных на фланцах тяг с резьбовым соединением, причем разделительные диски установлены с возможностью их продольного перемещения относительно корпуса.

2. Смеситель по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что продольные перегородки прикреплены к поверхности переходных дисков и выполнены упругодеформируемыми, повторяющими по высоте профиль продольных каналов, с возможностью образования между упругодеформируемыми элементами с гофра" ми каналов с конвергентно-дивергентными участками, а в теле перегородок выполнены сквозные отверстия.

3. Смеситель по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что на поверхности продольных перегородок установлены ребра выпукло-вогнутой формы для образования конвергентно-дифергентных каналов.

4. Смеситель по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что части переход" ного диска выполнены из отдельных элементов, установленных с возможностью продольного перемещения относительно друг друга, корпуса, входного и выходного дисков, а упругодеформируемые элементы с гофрами и продольные перегородки, соединяющие части переходного диска, выполнены с различной толщиной в поперечном сечении.

1511134 щг2 иг.

Составитель Л.Кольцова

Редактор М.Товтин Техред А.Кравчук Корректор T-Палий

Заказ 5849/21 Тирам 535 . Подписное

ВНИИПИ Государственнбго комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035 ° Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101