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

Трехгранные роторы (см. рис. 4.24, к), обычно применяющиеся в ЗРС фирмы «Вернер – Пфляйдерер», имеют лопасти, напоминающие зуб шевронной шестерни. Поперечное сечение этих роторов имеет форму трехгранной призмы с вогнутыми гранями.

Винтовые роторы (см. рис. 4.24, и), обычно применяемые в ЗРС фирмы «Интермикс – Шоу», состоят из цилиндрического сердечника, на поверхности которого расположены два винтовых выступа (угол подъема винтовой линии – около 42°).

Первые два типа роторов вращаются с различными скоростями, так как гребни роторов не входят в зацепление. Винтовые роторы вращаются с одинаковыми скоростями, так как выступы нарезки одного ротора входят во впадины нарезки другого. Существует модификация овальных роторов, в которой на каждом роторе вместо двух лопастей расположено по четыре – две длинных и две коротких (см. рис. 4.24, л). Такие роторы обеспечивают примерно полуторакратное сокращение времени смешения.

Роторы обычно изготавливают из стального литья. На гребень (кромку лопасти) ротора для увеличения срока службы смесителя наплавляют твердый сплав (победит, сормайт). На гребни роторов, работающих во взрывоопасной среде, наваривают неискрящие сплавы. Роторы смесителей обычно устанавливают на двух радиально-сферических роликовых подшипниках. Наружное кольцо одного из подшипников жестко фиксируется в корпусе, а второе выполняется плавающим. Смазка подшипников осуществляется от лубрикатора.

Уплотнения роторов. Для предотвращения потерь ингредиентов через зазоры между цапфами вращающихся роторов и стенками камеры в конструкции РЗС предусмотрены специальные уплотнения. Уплотнение сальникового типа (рис. 4.27) состоит из установленной на роторе 1 манжеты 8 и набора медно-графитовых колец 7, размещенных в стальной втулке 3, прикрепленной к боковой стенке 2. Уплотняющее усилие создается грундбуксой 6, на которую нажимают пружины 5, установленные по окружности уплотнения на шпильках 4. Для уменьшения трения в зазоры между кольцами нагнетается смазка.

Лабиринтное уплотнение (рис. 4.28, а) состоит из запрессованной в стенку 2 неподвижной втулки 3 и подвижного кольца 4.

Втулка и кольцо имеют проточки в виде торцевых концентрических канавок, так что выступы втулки входят в соответствующие канавки, и наоборот. Узкий лабиринт, образованный таким размещением деталей, создает препятствие выходу расплава из камеры. Кроме этого на внутренней поверхности втулки 3 имеется винтовая канавка. Гладкая поверхность шейки ротора 1, взаимодействуя с заполняющим канавку расплавом, приводит его в движение. В результате находящийся в канавке расплав начинает двигаться в сторону камеры смесителя против направления потока утечек, создаваемого избыточным давлением в камере.

Торцевое уплотнение с автоматически регулирующимся уплотняющим усилием (рис. 4. 28,6) состоит из напрессованной на шейку ротора 1 центрирующей втулки 3, на которую насажена уплотняющая втулка 8, прижатая пружинами 4 к бронзовому кольцу 5, укрепленному в гнезде неподвижной обоймы 6. Втулка 8 вращается вместе с ротором. Расплав, попадая в пространство между стенкой 2 и втулкой 8, прижимает втулку к поверхности кольца 5 с силой, пропорциональной давлению в камере

смесителя. Установленное между втулками 3 и 8 резиновое кольцо 7 предотвращает утечку расплава через кольцевой зазора между втулками. Кольцо 5 является сменной деталью, и его по мере износа заменяют другим. В область контакта трущихся частей подается смазка под давлением из лубрикатора.

Механизм смешения в камере ЗРС

Для качественного описания процесса смешения рассмотрим схему взаимодействия рабочих органов смесителя (рис. 4.29). В начальный период работы после загрузки всех ингредиентов весь рабочий объем камеры и часть горловины загрузочной воронки вследствие большого удельного объема части ингредиентов могут быть заполнены материалом. На этой стадии верхний затвор давит на смесь ингредиентов, находящуюся в горловине загрузочной воронки, с усилием, складывающимся из веса затвора и усилия, создаваемого пневмоцилиндром привода. По мере смешения смесь становится более компактной и занимает уже только рабочую камеру. На этой стадии верхний затвор замыкает смесительную камеру, и его нижняя часть оказывается как бы продолжением внутренней стенки камеры.

Полимерная композиция подвергается интенсивной деформации сдвига в серповидном зазоре между поверхностью камеры и передней поверхностью лопасти смесителя (область / на рис. 4.29) и в цилиндрическом зазоре между сердечником ротора и стенкой камеры (область III). В начальный момент смешения скорость деформации сдвига во всем объеме материала очень мала. Интенсивной деформации материал подвергается лишь в областях / и // . Затем по мере разогрева материала и его размягчения (плавления) деформации сдвига начинает подвергаться материал, находящийся в областях /// и IV.

Двигаясь по винтовой поверхности лопасти, материал перемещается вдоль оси ротора. Суммируясь с движением по окружности, это осевое перемещение приводит к тому, что находящаяся в серповидном зазоре смесь движется по сложной траектории, напоминающей вытянутую вдоль оси ротора пространственную восьмерку. Двигаясь по таким перекрещивающимся под разными углами линиям тока, частицы смеси равномерно распределяются по всему объему смесителя.