Оборудование для смешения полимерных материалов (стр. 5 из 6)

Компоненты смеси загружаются при открытой крышке или через загрузочный штуцер и попадают непосредственно на Z-образные роторы, вращающиеся в камере, образованной корытом, закрытым с торцов боковыми стенками. В стенках установлены сальниковые уплотнения, препятствующие утечке перемешиваемой массы через зазоры между валом и стенками.

Когда смешение закончено, вращение роторов прекращается, камера смесителя поворачивается с помощью механизма опрокидывания 12 на угол 110°, крышка камеры открывается и при реверсе направления вращения роторов смесь выгружается.

Смесители с Z-образными роторами можно классифицировать по следующим признакам: по технологическому назначению-1) смешение масс друг с другом и с жидкостями; 2) растворение твердых и густых масс в жидкости; 3) образование суспензий твердых масс в жидкостях или эмульсий жидкостей в густых массах; 4) измельчение нежестких масс; 5) смешение порошкообразных материалов с красителями;

по конструктивным особенностям – 1) емкость камеры смесителя (5, 25, 100, 200, 400, 800, 2000 и 4000 л); 2) максимальная мощность привода (смеситель малой мощности – до 25 кВт, средней мощности – до 60 кВт, большой мощности–до 150 кВт); 3) способ выгрузки смеси (смесители с опрокидывающейся камерой и с выгрузкой смеси через отверстие в дне камеры); 4) форма лопастей (гладкие Z-образные, защищенные накладками от истирания; зубчатые; с четырехкрыльчатыми валами); 5) конструкция камеры (корыто без рубашки для обогрева; корыто с нагревателями сопротивления, с жидкостным обогревом, с покрытием внутренних стенок нержавеющей сталью; 6) конструкция крышки камеры (герметичная без давления; герметичные под давлением; для перемешивания под вакуумом); 7) конструкция сальникового уплотнения (сальник уплотнительный на атмосферное давление; двойные сальники, рассчитанные на работу при избыточном давлении или под вакуумом).

Смесительная камера состоит из средней части и боковин, соединенных между собой болтами. Детали камеры изготавливают литьем из чугуна марки СЧ 18–36 или из листового проката, марки.

Лопастные роторы изготавливают сварными. На гребни лопастей по всей длине наплавляют специальный неискрящий, сплав, что исключает опасность искрения при ударах о твердые включения при работе и обеспечивает возможность взрывобезопасной работы в парах горючих органических растворителей (бензин, толуол и т.п.).

Z-образные лопастные роторы (рис. 4.24, а–г) имеют универсальное применение и могут использоваться при смешении между собой высоковязких масс или смешении их с жидкостями. Лопасти с зубчатыми гребнями (рис. 4.24, е) используют для размельчения и смешения волокнистых материалов. Двухкрыльчатые лопастные валы (рис. 4,24, г) применяют для перемешивания небольших количеств материала; четырехкрыльчатые (рис. 4.24, д) предназначены для перемешивания с целью дегазации и растворения; многокрыльчатые валы (рис. 4.24, ж) применяют для смешения и увлажнения сыпучих материалов. Другие типы роторов, показанных на рис. 4.24, описаны в следующем разделе.

Двухроторные смесители закрытого типа

Смесители, роторы которых занимают около 60% общего объема смесительной камеры, называют закрытыми роторными смесителями (ЗРС). Их применяют для смешения полимеров с наполнителями, приготовления полимерных композиций, введения в полимер стабилизаторов, пластификаторов, красителей и других ингредиентов. Типичный ЗРС (рис. 4.25) состоит из камеры 2, образованной двумя стальными полуцилиндрами и двумя боковыми стенками 19; внутри камеры навстречу друг другу вращаются роторы 3. В массивных боковых стенках установлены роликовые подшипники роторов 20. Зазор между стенкой и шейкой роторов уплотняется специальным устройством 18.

Смесительная камера монтируется на чугунной станине 1. В верхней части камеры располагается загрузочное окно, над которым установлена загрузочная воронка 5 с откидывающейся заслонкой 6, передвигаемой пневмоприводом 4. При загрузке смесителя заслонка отклоняется к стенке воронки и открывает отверстие в боковой стенке прямоугольной загрузочной шахты, по которой смешиваемые материалы ссыпаются в смесительную камеру. По окончании загрузки заслонка возвращается в вертикальное положение, перекрывая при этом отверстие в стенке шахты и препятствуя выбросу пылящих компонентов наружу при работе смесителя.

В прямоугольной шахте расположен верхний затвор 10, установленный на штоке 9 воздушного цилиндра 7 с поршнем 8. При загрузке смесителя затвор перемещается в крайнее верхнее положение, открывая доступ в камеру смесителя. По окончании загрузки затвор опускается вниз и через окно в камере смесителя давит на находящийся в камере материал, создавая в нем избыточное гидростатическое давление, равное 0,35–0,7 МПа.

Выгрузка готовой смеси производится через нижнее окно в камере, которое во время загрузки и смешения закрыто нижним затвором 14, состоящим из фигурного клина, укрепленного на корпусе пневмоцилиндра 15. Шток 13, на котором установлен поршень пневмоцилиндра, укреплен на станине. Поэтому при подаче воздуха в одну из полостей цилиндра последний вместе с клином перемещается по направляющим под смесительной камерой, закрывая или открывая камеру снизу. Подача сжатого воздуха в цилиндр осуществляется через каналы, просверленные в штоке 13.

В зависимости от формы поперечного сечения и конфигурации роторов (см. рис. 4.24) различают ЗРС с овальными роторами (рис. 4.24, з), с трехгранными и четырехгранными роторами (рис. 4.24, к) и с цилиндрическими роторами (рис. 4.24, и).

В отечественной промышленности получили распространение ЗРС с овальными роторами – так называемые смесители типа Бенбери.

Процесс ламинарного смешения сопровождается интенсивным тепловыделением. Для отвода тепла смеситель имеет систему охлаждения. Роторы охлаждают конденсатом, поступающим во внутреннюю полость по трубам 16 и разбрызгиваемым по всей полости ротора через установленные на трубке форсунки. Из роторов охлаждающая вода сливается через воронку 17 и поступает в установленную на линии стока воронку 12.

Стенки камеры могут прогреваться пропускаемым через паровую рубашку паром и охлаждаться как пропусканием охлажденного конденсата через рубашку, так и орошением стенок камеры конденсатом снаружи, поступающим на поверхность камеры через многочисленные патрубки, присоединенные к коллектору 11.

Гребень нижнего затвора 14 и верхний затвор имеют полости, которые охлаждаются водой.

Привод ЗРС осуществляется, как правило, от синхронных электродвигателей большой мощности через редуктор с помощью шарнирной муфты 21. В настоящее время наиболее распространены два варианта кинематических схем привода.

Первый вариант (рис. 4.26, а) состоит из встроенного в смеситель редуктора, первая ступень которого образована парой приводных шестерен 4, а вторая – парой фрикционных шестерен 3, которые передают вращающий момент от приводного ротора 1 к ведомому ротору 2. При этом они одновременно обеспечивают и необходимое соотношение скоростей вращения роторов. Обычно передаточное число фрикционных шестерен лежит в интервале 1,14–1,16. Частота вращения роторов производственных смесителей составляет: для тихоходных смесителей – около 20 об/мин, для быстроходных смесителей – около 70 об/мин.

Обычно для привода смесителя используют быстроходный синхронный электродвигатель мощностью 700 и более кВт с частотой вращения выходного вала 750–1500 об/мин. Поэтому между встроенным редуктором смесителя и двигателем устанавливают дополнительный редуктор 5. Выходной вал редуктора соединяется с ведущим валом редуктора смесителя посредством; эластичной муфты 10.

Недостатки привода такого типа: громоздкость, тяжелые условия работы фрикционных и приводных шестерен встроенного] редуктора, обычно расположенных внутри ограничительного кожуха, а также перегрузки роторных подшипников распорными я окружными усилиями, возникающими на шестернях привода.:

Второй вариант привода (рис. 4.26, б) отличается наличием; только одного выносного блок-редуктора 7, совмещающего в себе функции редуктора и фрикционных шестерен. Два выходных вала блок-редуктора соединяются с роторами смесителя посредством валов с карданными шарнирами 8. Благодаря этому удается полностью разгрузить подшипники роторов от усилий, возникающих в приводных и фрикционных шестернях. Все шестерни – как приводные 4, так и фрикционные 3 – располагаются в общем блок-редукторе. Применение подшипников качения, высококачественных косозубых шестерен, циркуляционной системы смазки позволило создать компактный блок-редуктор для передачи мощности, превышающей 1500 кВт. Карданные шарниры 8 допускают небольшой перекос и смещение валов, между которыми они установлены. Это снижает требования к точности монтажа, упрощает и удешевляет сборку и установку смесителя» Привод смесителя осуществляется от быстроходного электродвигателя 9, на одной оси с которым установлен возбудитель 10.

Роторы смесителя. В настоящее время в ЗРС применяют три типа роторов. Овальные роторы (см. рис. 4.24, з) в поперечном сечении имеют форму сужающегося к одному концу эллипса, заостренный конец которого переходит в вершину винтовой лопасти. Одна из них, имеющая большую длину (0,55–0,65 длины ротора), расположена по винтовой линии с углом подъема около 30°, а вторая (0,35–0,45 длины ротора) – с углом подъема около 45°. Угол охвата ротора каждой из лопастей не превышает 90°.