Результат интеллектуальной деятельности: Смеситель

Изобретение относится к устройствам для приготовления смесей из высоковязких полимерных материалов с абразивными включениями и одновременной их дегазацией в химической технологии, производстве строительных материалов.

Известен смеситель для полимерных материалов (Авторское свидетельство СССР №1065223, 1984, B01f 7/8), включающий цилиндрический корпус, загрузочный и выгрузочный патрубки, размещенный в корпусе вал с закрепленным на нем шнеком, установленным с возможностью одновременного осевого и радиального растяжения, связанный с источником колебаний давления энергоносителя с помощью выполненного внутри вала продольного отверстия, и привод. К основным недостаткам смесителя для полимерных материалов применительно к производству материалов с абразивными включениями следует отнести то, что вращающийся вокруг оси симметрии шнек в данном смесителе расположен между двумя неподвижными поверхностями корпуса и вала и имеет возможность изменения геометрических размеров, в основном, в осевом направлении. Это обусловливает быстрый износ шнека и изменение его геометрических размеров в радиальном направлении (увеличение зазора между шнеком и рабочими поверхностями корпуса и вала), а, следовательно, и потерю напорных характеристик смесителя.

Наиболее близким по конструктивному исполнению к предполагаемому изобретению является смеситель (Авторское свидетельство СССР №1632479, 1991, B01f 7/8), прототип, включающий соединенный с вакуумной системой цилиндрический корпус, загрузочный и выгрузочный патрубки, размещенный в корпусе вал с закрепленным на нем шнеком в виде эластичной полой оболочки, установленной с возможностью одновременного осевого и радиального расширения, оболочка связана с источником колебаний давления энергоносителя с помощью выполненных внутри вала продольного и радиального отверстий, и привод. Основным недостатком конструкции смесителя, применительно к производству материалов с абразивными включениями является низкая износоустойчивость эластичной полой оболочки шнека, ненадежное ее крепление к валу, значительные объемы перерабатываемого материала, остающиеся в корпусе после завершения работы смесителя. Это обусловлено тем, что эластичная полая оболочка выполнена одинаковой толщины по всей наружной рабочей поверхности шнека и крепится к валу только с помощью винтовой нарезки и пружины. Такое конструктивное решение смесителя может привести или к быстрому износу выступов оболочки шнека в зонах ее контакта с внутренней рабочей поверхностью корпуса или неоправданному увеличению энергетических затрат на увеличение давления энергоносителя в случае утолщения оболочки.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, увеличение эффективности процесса перемешивания высоковязких полимерных материалов с абразивными включениями, повышение надежности работы смесителя.

Указанная цель достигается тем, что на наружной поверхности полого вала размещены продольные шлицы, внутри вала выполнены два независимых друг от друга продольные отверстия, эластичная полая оболочка смонтирована из двух камер, из полой винтовой камеры шнека и камеры, установленной на торце полого вала у выгрузочного патрубка, выступы полой камеры шнека изготовлены толщиной в два раза больше толщины ее боковых сторон, камера, установленная на торце вала, выполнена в виде полусферы, каждая камера соединена с помощью одного из продольных отверстий вала с источником колебаний давления энергоносителя, внутренняя поверхность выгрузочного патрубка изготовлена в виде полусферы.

На фиг. 1 изображен смеситель, общий вид; на фиг. 2 - разрез по А-А полого вала; на фиг. 3 - разрез камеры, выполненной в виде полусферы.

Смеситель состоит из цилиндрического корпуса 1 с загрузочным 2 и выгрузочным 3 патрубками, полого вала 4. На наружной поверхности вала 4 размещены продольные шлицы 5. Внутри вала 4 выполнены независимые друг от друга продольные отверстия 6 и 7. Эластичная полая оболочка смонтирована из двух камер, из полой камеры шнека 8 и камеры 9. Оболочка камеры 9, если внутрь ее не подан энергоноситель, вплотную примыкает к сферическому оголовку 10, установленному на торце полого вала 4. По оси оголовка 10 выполнено отверстие, соосное с продольным отверстием 7. Выступы 11 эластичной полой камеры шнека 8 изготовлены толщиной в два раза больше толщины ее боковых сторон 12. Отверстия 6 и 7 в полом валу 4 предназначены для подвода в камеры 8 и 9 энергоносителя от источника низкочастотных колебаний давления (на фиг. не показан). Радиальное отверстие 13 предназначено для соединения продольного отверстия 6 с внутренним объемом полой камеры шнека 8. Штуцер 14 корпуса 1 смесителя соединен с вакуумной системой (на фиг. не показана). Внутренняя поверхность выгрузочного патрубка 3 изготовлена в виде полусферы 15.

Смеситель работает следующим образом.

Подлежащие перемешиванию полимерные материалы загружаются в корпус смесителя 1 через патрубок 2, захватываются вращающейся полой винтовой камерой шнека 8, перемешиваются и транспортируются к выгрузочному патрубку 3. Через отверстие 6 и 13 вала 4, внутрь эластичной полой винтовой камеры шнека 8 поступает с заданной частотой энергоноситель от источника низкочастотных колебаний давления. Действием энергоносителя смесь полимерных материалов с помощью вращающейся полой винтовой камеры шнека 8 совершает сложные колебательные движения в осевом, радиальном и тангенциальном направлениях, что приводит к интенсивному перемешиванию полимерных материалов. Одновременно происходит дегазация полимерных материалов через штуцер 14. На стадии расширения полой винтовой камеры шнека 8 происходит ее взаимодействие с внутренней рабочей поверхностью корпуса 1, что совместно с вращением шнека способствует интенсивному обновлению пристеночного слоя, активизирует транспорт смеси к выгрузочному патрубку 3 и предотвращает обратное движение смеси к штуцеру 14 через зазор между валом 4 и корпусом 1. По окончании работы смесителя остатки полимерных материалов выдавливаются из корпуса 1 путем подачи в камеру 9 энергоносителя под давлением через отверстие 7. При этом оболочка камеры 9 действием энергоносителя раздувается (фиг. 3) и примыкает к внутренней сферической поверхности 15 выгрузочного патрубка 3.

Предлагаемый смеситель позволяет перемешивать полимерные материалы с абразивными включениями и одновременно производить дегазацию смеси.

Указанные преимущества предлагаемого смесителя, по сравнению с известными, обеспечиваются новой совокупностью его новых и известных конструктивных элементов.

Выполнение на наружной поверхности вала продольных шлиц значительно повышает надежность крепления к нему полой винтовой камеры шнека.

Исполнение эластичной полой оболочки из двух не связанных между собой камер и обеспечение возможности раздельной подачи в камеры энергоносителя с помощью независимых друг от друга продольных отверстий позволяет обеспечить рациональные режимы движения полой винтовой камеры шнека при проведении процесса смешения полимеров и достигнуть полноты разгрузки корпуса смесителя с помощью камеры, выполненной в виде полусферы, по окончании процесса смешения путем подачи под давлением энергоносителя в зазор между оболочкой камеры и сферическим оголовком.

Изготовление выступов эластичной полой оболочки шнека толщиной в два раза больше толщины ее боковых сторон обеспечивает снижение энергозатрат на изменение объема и конфигурации шнека и увеличивает его износоустойчивость в процессе эксплуатации.