Аппарат для обработки полимерных материалов

Аппарат для обработки полимерных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: интенсивное перемешивание высоковязких и маловязких полимерных материалов в химическом машиностроении. Процессы смешения растворов синтетических каучуков с ингредиентами , нагрев и охлаждение растворов Сущность изобретения: в корпусе аппарата, снабженном рубашкой для теплоносителя, установлен ротор. На роторе выполнены винтовые наклонные канавки. В поперечном сечении каждая канавка имеет угловой профиль с усеченной вершиной со стороны центра ротора и одной из сторон, расположенной радиально Канавки и разделяющие их зубья выполнены зигзагообразными, состоящими из участков длиной B(0,1-0,3)d, расположенными поочередно с углом подъема винтовой линии канавок а а ±(5-15°), где b - длина участка канавки, d - диаметр ротора , а. - средний угол подъема винтовой линии канавки 4 ил., 1 табл. СО С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4869887/05 (22) 08.08.90 (46) 23,06.92, Бюл. N 23 (71) Научно-производственное объединение химического машиностроения "Ленниихиммаш" и Всесоюзный научно-исследовательский институт синтетических каучуков (72) В.Н. Саракуз, Г,M. Тиманьков, Г.M. Хвостик, 3,В. Белоиз, Ю.А. Курицин, А,В. Тиме, О,B. Доманский, Л.Ф. Алимов, Б.И. Пантух, В.Д. Сурков, В,А. Андреев и Н.В. Кошкина (53) 678.053.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 897557, кл. В 29 В 7/10, В 01 F 7/24, 1979, Авторское свидетельство СССР

N 1634368, кл. В 29 В 7/10, В 01 F 7/24,, 1989. (54) АППАРАТДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к химическому машиностроению, а именно к аппаратам для обработки полимерных материалов и может найти применение в процессах смещения растворов синтетических каучуков с ингредиентами нагрева, охлаждения растворов.

Известен аппаратдля обработки полймерных материалов, содержащий цилиндрический корпус с рубашкой для теплоносителя и штуцерами для ввода и вывода перерабатыааемого материала, и установленный .концентрично корпусу ротор с многозаходной, с углом подъема 15-90 винтовой канавкой углового профиля с усеченной вершиной, направлен„„Я „„1742076 А1 (я)л В 29 В 7/10, В 01 F 7/24 (57) Использование: интенсивное перемешивание высоковязких и .маловязких полимерных материалов в химическом машиностроении. Процессы смешения растворов синтетических каучуков с ингредиентами, нагрев и охлаждение растворов, Сущность изобретения: в корпусе аппарата, снабженном рубашкой для теплоносителя, установлен ротор. На роторе выполнены винтовые наклонные канавки. В поперечном сечении каждая канавка имеет угловой профиль с усеченной вершиной со стороны центра ротора и одной из сторон, расположенной радиально, Канавки и разделяющие их зубья выполнены зигзагообразными, состоящими из участков длиной В =(0.1 — 0,3) d, расположенными поочередно с углом подъема

\ винтовой линии КВНВВоК а = а ч- (5-15 ), где

Ь вЂ” длина участка канавки, d — диаметр ротора, а — средний угол подъема винтовой линии канавки, 4 ил., 1 табл. ной к центру ротора, с одной из сторон профиля канавки, расположенной радиально.

Благодаря данному профилю винтовой канавки достигается контур циркуляции, близкий к оптимальному, обеспечивающий возможность обработки материалов в широком диапазоне вязкостей, Однако, в данном аппарате наблюдается недостаточная интенсивность смещения и теплообмена в случае перемешивания жидкостей с различными вязкостями.

Ближайшим по технической сущности к предлагаемому решению является аппарат для обработки полимерных материалов, содержащий цилиндрический корпус со штуце рами для ввода и вывода перерабатываемого

1742076

10

35

45 а =a++ (5 — 15), где Ь вЂ” длина участка винтовой канавки, м;

d — диаметр ротора, м; а — средний угол подъема винтовой линии канавки;

a — угол подъема участка винтовой канавки.

На фиг,1 изображен аппарат, общий, 55 вид; на фиг,2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 — узел I на фиг,1; на фиг.4 — развертка винтовой линии. материала и концентрично смонтированный в корпусе ротор с многозаходной винтовой канавкой, имеющей угловой профиль в поперечном сечении с усеченной и направленной к центру ротора вершиной и с расположенной радиально одной из сторон профиля канавки, причем винтовая канавка по длине выполнена переменной ширины, определяемой по заданному соотношению.

Описанный аппарат позволяет интенсифицировать процессы тепло- и массообмена в высоковязких полимерных растворах и расплавах. Однако он недостаточно эффективен при перемешивании высоковязких растворов с маловязкими жидкостями, например раствора полиизопрена в изопентане с вязкостью 100 пуаз с раствором антиоксидантов в толуоле с вязкостью несколько сантипауз.

Это можно объяснить тем, что при переменной ширине канавки нарушается конфигурация оптимального ее профиля и контура циркуляции жидкости в канавке, а также тем, что маловязкая жидкость образует ядро потока в центре сечения винтовой канавки, где скорость сдвига вследствие циркуляционного течения минимальна.

Цель изобретения — интенсификация перемешивания высоковязких полимерных материалов с маловязкими материалами.

Поставленная цель достигается тем, что в известном аппарате, содержащем цилиндрический корпус с рубашкой для теплоносителя и со штуцерами для ввода и вывода перерабатываемого материала и установленный концентрично корпусу ротор с многозаходной наклонной нарезкой, образующей винтовые канавки углового профиля с усеченной вершиной, направленной к центру ротора, с одной из сторон профиля каждой канавки, расположенной радиально, винтовые канавки и разделяющие их зубья по длине выполнены зигзагообразными, состоящими из участков длиной

Ь =(0,1 — 0,3) d, расположенными поочередно с углом подъема винтовой линии канавок

Аппарат для обработки полимерных материалов (фиг.1) содержит цилиндрический корпус 1 с рубашкой 2 для теплоносителя, установленный концентрично корпусу 1 ротор 3, штуцеры 4 — б соответственно для подвода высоковязкого .полимерного материала,маловязкого материала и вывода перерабатываемого материала.

Ротор 3 имеет многозаходную наклонную винтовую канавку 7 с углом и подъема винтовой линии в пределах 15 — 90, например равным 75 . Винтовая канавка 7, ограниченная зубьями 8, выполнена с угловым профилем в поперечном сечении, имеющим направленную к центру ротора 3 усеченную вершину. Величина угла в вешине выбрана, например, равной 30 . Сторона профиля винтовой канавки 7 направлена радиально (фиг.2). Винтовая канавка 7 и зуб между канавками выполнены зигзагообразными, состоящими из участь зв b длиной (0,1 — 0,3)d, (d — диаметр ротора), которые поочередно расположены с углом подъема а винтовой линии канавки а = а + (5 — 15) (фиг.3 и 4).

Аппарат работает следующим образом.

Вязкий полимерный материал через штуцер 4, а маловязкий материал — через штуцер 5 подаются в корпус 1, попадают в винтовые канавки 7 ротора 3, где происходит перемешивание и принудительная подача смеси к штуцеру б для вывода материала.

Благодаря предложенному выполнению винтовой канавки 7 полимерный материал, двигаясь вдоль канавки 7, многократно изменяет направление течения. При этом находящийся в центре винтовой канавки 7 маловязкий материал, двигаясь по инерции, попадает из центра канавки 7, где скорость сдвигового течения минимальна, в переферийные области, где подхватывается циркуляционным течением

Куэтта-Пуазейля и, под действием больших сдвиговых деформаций, интенсивно перемешивается с вязким полимерным материалом, В таблице приведены результаты испытаний аппарата предложенной конструкции при перемешивании 10 мас. я раствора эпихлоргидринового каучука с 15 мас.% раствором агидола-антиоксиданта, Из данных таблицьi видно, что проведение процесса перемешивания заданных компонентов в предложенном аппарате при значениях длины зигзагообразных участков винтовой канавки 7 и углов подъема участков винтовой канавки 7, находящихся в предлагаемых пределах, приводит, по сравнению с прототипом, к снижению отклоне1742076 ния содержания антиоксидантов в смеси на. выходе из аппарата от среднего значения примерно на 50 g>. Следовательно, выполнение винтовой канавки 7 ротора 3 аппарата зигзагообразной, состоящей из участкоа длиной b = (0,1-0,3) d, расположенных поочередно с углом подъема винтовой линии канавки а (5 — 15) обеспечивает повышение эффективности перемешивания высоковязкого раствора эпихлоргидринового каучука с маловязким раствором антиоксидантов по сравнению с прототипом в 2 раза. Проведение процесса перешивЭния раствора эпихлоргидринового каучука с раствором антиоксиданта в предложенном аппарате при выполнении длины зигзагообразных участков винтовой канавки 7 и углов подъема участков, выходящих за предлагаемые пределы показывает, что при этом отклонение содержания антиоксидантов в смеси от среднего значения не уменьшается, следовательно увеличения эффективности перемешивания не происходит.

Таким образом, данное решение позволяет интенсивно перемешивать высоковязкие и маловязкие полимерные материалы

Ха акте истика аппа ата

Аппарат

Отклонение содержания антиоксиданта в смеси от среднего значения.

Диаметр ротора, мм

Отклонеие от среднего угла подьема винтовой канавки, градус

Угол подьема винтовой линии, градус

Длина прямолинейного участка винтовой канавки, мм

Известный

400, То же

Предлагаемый

То же

80 (0,2 d) То же

То же

+10

+5

+15

0,5

0,4

0.6.Н

1,0

1,1

0;5

0,4

+16

+10

40 (0,1 d)

120 (0,3 d)

36 (0,09 d)

160(0,4б)

80 0,2d

1 °

О, +10

То же

4ОО

То же

Предлагаемое

То же

1 (контр.) 2

5 (контр.) 6 (контр.) 7

9 (контр,) 10 (контр.

11 при снижении расхода, например, антиоксидантов в среднем на 1,9;(,, Формула изобретения

Аппарат для обработки полимерных материалов, содержащий цилиндрический

5 корпус с рубашкой для теплоносителя и со штуцерами для ввода и вывода перерабатываемого материала и установленный концентрично корпусу ротор с многозаходной наклонной винтовой нарезкой, образующей

10 канавки углового профиля в поперечном сечении с усеченной вершиной, направленной к центру ротора, и с одной из сторон профиля каждой канавки, расположенной радиально,отличающийся тем,что,сцелью

15 интенсификации процесса перемешивания высоковязких полимерных материалов с маловязкими материалами, винтовые канавки и разделяющие их зубья по длине выполнены зигзагообразными, состоящими из уча20 стков длиной Ь = (0,1 — 0,3)б, где б — диаметр ротора, расположенными поочередно с углом подъема винтовой линии канавок а =а (5 — 15), а — средний угол подъема винтовой линии канавки.

1742076

Фиг.5

1742076

Фиг 5

30

40

50

Составитель Л.Кольцова

Техред М.Моргентал Корректор В.Гирняк

Редактор Н.Химчук

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

Заказ 2249 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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