RU2626208C1

RU2626208C1 - Mixer

Info

Publication number: RU2626208C1
Application number: RU2016126752A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Николаевич Сидоров; Александр Дмитриевич Цымбалюк
Priority date: 2016-07-04
Filing date: 2016-07-04
Publication date: 2017-07-24

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: mixer comprises the cylindrical housing connected to the vacuum system, the loading and unloading pipes, the shaft disposed in the housing, with the screw mounted thereon in the form of an elastic hollow shell mounted with the possibility for simultaneous axial and radial expansion, the shell being connected to the energy carrier pressure fluctuations source via longitudinal and radial openings made inside the shaft, and the actuator. Longitudinal slots are arranged on the outer surface of the hollow shaft, two mutually independent longitudinal openings are made inside the shaft. The elastic hollow shell is mounted from two chambers, the hollow helical screw chamber and the chamber mounted on the end of the hollow shaft at the unloading pipe; the projections of the hollow screw chamber are made with the thickness twice larger than the thickness of its lateral sides. The chamber mounted on the shaft butt is made in the form of a hemisphere, each chamber is connected via one of the longitudinal shaft openings with the energy carrier pressure fluctuations source, the inner surface of the unloading pipe is made in the form of a hemisphere.

EFFECT: increasing the efficiency of the mixing process of highly viscous polymeric materials with abrasive inclusions; improving the mixer operation reliability.

3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для приготовления смесей из высоковязких полимерных материалов с абразивными включениями и одновременной их дегазацией в химической технологии, производстве строительных материалов.The invention relates to devices for the preparation of mixtures of highly viscous polymeric materials with abrasive inclusions and their simultaneous degassing in chemical technology, the production of building materials.

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.A known mixer for polymeric materials (USSR Author's Certificate No. 1065223, 1984, B01f 7/8), comprising a cylindrical housing, loading and unloading nozzles, a shaft located in the housing with a screw fixed to it, mounted with the possibility of simultaneous axial and radial tension associated with a source of pressure fluctuations of the energy carrier using a longitudinal hole made inside the shaft, and a drive. The main disadvantages of the mixer for polymer materials in relation to the production of materials with abrasive inclusions include the fact that the screw rotating around the axis of symmetry in this mixer is located between two fixed surfaces of the housing and shaft and has the ability to change geometric dimensions, mainly in the axial direction. This leads to rapid wear of the screw and a change in its geometrical dimensions in the radial direction (increasing the gap between the screw and the working surfaces of the housing and shaft), and, consequently, the loss of pressure characteristics of the mixer.

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.The closest in design to the proposed invention is a mixer (USSR Author's Certificate No. 1632479, 1991, B01f 7/8), a prototype comprising a cylindrical housing connected to a vacuum system, loading and unloading nozzles, a shaft located in the housing with a screw fixed to it in in the form of an elastic hollow shell installed with the possibility of simultaneous axial and radial expansion, the shell is connected to a source of pressure fluctuations of the energy carrier using longitudinal and Adial holes, and drive. The main drawback of the mixer design, in relation to the production of materials with abrasive inclusions, is the low wear resistance of the elastic hollow shell of the screw, its unreliable attachment to the shaft, significant amounts of processed material remaining in the housing after the mixer is completed. This is due to the fact that the elastic hollow shell is made of the same thickness over the entire outer working surface of the screw and is attached to the shaft only with screw thread and spring. Such a design solution of the mixer can lead either to rapid wear of the protrusions of the screw shell in the zones of its contact with the internal working surface of the housing or to an unjustified increase in energy costs for increasing the pressure of the energy carrier in case of thickening of the shell.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, увеличение эффективности процесса перемешивания высоковязких полимерных материалов с абразивными включениями, повышение надежности работы смесителя.The aim of the invention is to remedy these disadvantages, increase the efficiency of the process of mixing highly viscous polymeric materials with abrasive inclusions, increase the reliability of the mixer.

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.This goal is achieved by the fact that longitudinal slots are placed on the outer surface of the hollow shaft, two longitudinal holes are made inside the shaft, the elastic hollow shell is mounted from two chambers, from the hollow screw chamber of the screw and the camera mounted on the end of the hollow shaft at the discharge pipe , the protrusions of the hollow auger chamber are made twice as thick as the thickness of its lateral sides, the chamber mounted on the shaft end is made in the form of a hemisphere, each chamber is connected using one of the longitudinal shaft apertures with a source of pressure fluctuations of the energy carrier, the inner surface of the discharge pipe is made in the form of a hemisphere.

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.In FIG. 1 shows a mixer, a general view; in FIG. 2 - a section along aa of the hollow shaft; in FIG. 3 is a sectional view of a chamber made in the form of a hemisphere.

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.The mixer consists of a cylindrical body 1 with loading 2 and unloading 3 pipes, a hollow shaft 4. On the outer surface of the shaft 4 there are longitudinal splines 5. Inside the shaft 4, longitudinal holes 6 and 7 are made independent of each other. The elastic hollow shell is mounted from two chambers, from the hollow chamber of the screw 8 and chamber 9. The shell of the chamber 9, if no energy is supplied inside, is adjacent to the spherical head 10 mounted on the end face of the hollow shaft 4. A hole is made along the axis of the head 10 and is aligned with the longitudinal hole 7. You 11 dumb elastic auger 8 are made hollow chamber thickness twice the thickness of its lateral sides 12. The openings 6 and 7 in the hollow shaft 4 are designed to supply the chambers 8 and 9, an energy source from the low frequency pressure oscillations (Fig. not shown). The radial hole 13 is designed to connect the longitudinal hole 6 with the internal volume of the hollow chamber of the screw 8. The fitting 14 of the mixer housing 1 is connected to a vacuum system (not shown in Fig.). The inner surface of the discharge pipe 3 is made in the form of a hemisphere 15.

Смеситель работает следующим образом.The mixer operates as follows.

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.The polymeric materials to be mixed are loaded into the mixer housing 1 through the nozzle 2, captured by the rotating hollow screw chamber of the screw 8, mixed and transported to the discharge nozzle 3. Through the holes 6 and 13 of the shaft 4, the energy carrier from the elastic screw hollow chamber of the screw 8 enters with a given frequency from source of low-frequency pressure fluctuations. By the action of an energy carrier, a mixture of polymer materials with the help of a rotating hollow screw chamber of the screw 8 performs complex oscillatory movements in the axial, radial and tangential directions, which leads to intensive mixing of polymer materials. At the same time, degassing of polymeric materials through the nozzle 14. At the stage of expansion of the hollow screw chamber of the screw 8, it interacts with the inner working surface of the housing 1, which together with the rotation of the screw promotes intensive updating of the wall layer, activates the transport of the mixture to the discharge pipe 3 and prevents the reverse movement of the mixture to the fitting 14 through the gap between the shaft 4 and the housing 1. At the end of the mixer, the remaining polymer materials are squeezed out of the housing 1 by feeding into the chamber 9 of the energy carrier under pressure through the hole 7. In this case, the shell of the chamber 9 is inflated by the action of the energy carrier (Fig. 3) and adjoins the inner spherical surface 15 of the discharge pipe 3.

Предлагаемый смеситель позволяет перемешивать полимерные материалы с абразивными включениями и одновременно производить дегазацию смеси.The proposed mixer allows you to mix polymeric materials with abrasive inclusions and at the same time to degass the mixture.

Указанные преимущества предлагаемого смесителя, по сравнению с известными, обеспечиваются новой совокупностью его новых и известных конструктивных элементов.The indicated advantages of the proposed mixer, in comparison with the known ones, are provided by a new combination of its new and known structural elements.

Выполнение на наружной поверхности вала продольных шлиц значительно повышает надежность крепления к нему полой винтовой камеры шнека.The execution on the outer surface of the shaft of the longitudinal slot significantly increases the reliability of attaching to it a hollow screw chamber of the screw.

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.The execution of an elastic hollow shell from two unconnected chambers and the possibility of separate supply to the energy carrier chambers using independent longitudinal holes allows to ensure rational modes of movement of the hollow screw chamber of the screw during the polymer mixing process and to achieve the full discharge of the mixer body using the camera made in the form of a hemisphere, at the end of the mixing process by applying under pressure the energy carrier into the gap between the shell of the chamber and spherically head part.

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.The manufacture of protrusions of the elastic hollow shell of the screw with a thickness twice as thick as its sides provides a reduction in energy consumption for changing the volume and configuration of the screw and increases its durability during operation.

Claims

Смеситель, 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, отличающийся тем, что на наружной поверхности полого вала размещены продольные шлицы, внутри вала выполнены два независимые 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.A mixer including a cylindrical housing connected to a vacuum system, loading and unloading nozzles, a shaft located in the housing with a screw fixed to it in the form of an elastic hollow shell installed with the possibility of simultaneous axial and radial expansion, the shell is connected to the source of pressure fluctuations of the energy carrier using the inside a shaft of longitudinal and radial holes, and a drive, characterized in that longitudinal slots are placed on the outer surface of the hollow shaft, two are made inside the shaft longitudinal holes independent of each other, an elastic hollow shell mounted from two chambers, from a hollow screw chamber of the screw and a chamber mounted on the end of the hollow shaft at the discharge pipe, the protrusions of the hollow chamber of the screw are made twice as thick as its sides, the camera installed at the end of the shaft, made in the form of a hemisphere, each chamber is connected using one of the longitudinal holes of the shaft with a source of pressure fluctuation of the energy carrier, the inner surface of the discharge pipe is made in e hemisphere.