Смесительные машины

Смесительные машины в промышленности искусственных кож

Различные технологические операции при изготовлении ПВХ- и полиуретановых паст требуют применения специальных смесительных машин (смесителей, мешалок). В то время как для растворения полимеров применяют мешалки, работающие с относительно малой частотой вращения, но снабженные такими специальными перемешивающими устройствами, обеспечивающими достижение наилучшего эффекта растворения, для диспергирования применяют быстроходные мешалки, обеспечивающие равномерность распределения компонентов (табл. 2.1).

Основы машинной технологии. Для смешения жидких компонентов и твердых компонентов с жидкими, а также для растворения и эмульгирования существуют разнообразные смесительные машины, которые в основном различаются следующими признаками:

а) конструкция смесительной камеры (горизонтальная или вертикальная, цилиндрическая или коническая);

о) число и вид перемешивающих (рабочих) органов инструментов (лопасть, пропеллер, турбина, зубчатый диск, шнек);

в) ' частота вращения рабочих органов (приблизительно 15—1000 мин~1);

г) конструкция привода (электрический, пневматический, гидравлический; горизонтальный или вертикальный, расположенный сверху или снизу, в центре или со смещением);

д) материал, из которого изготовлена машина (углеродистая сталь, хромоникелевая сталь, эмалированная внутренняя поверхность);

2.1. Применяемые мешалки и смесители

е) конструкция дополнительного устройства (обогревательная либо охлаждающая рубашка, рассекатель потока, опрокидыватель, устройство автоматической разгрузки через дно и т.д.).

Конструкция рабочего органа решающим образом определяет производительность мешалки и качество получаемого продукта.

На рис. 2.7 показана вертикальная мешалка с ее основными элементами.

При выборе мешалки существенное значение имеет ее мощность с учетом потерь на трение в подшипниках, механического КПД и некоторого запаса на надежность.

Коэффициент мощности мешалки зависит от формы ее рабочего органа и условий перемешивания (частоты вращения, диаметра, плотности среды).

Из приведенной выше формулы следует, что увеличение частоты вращения рабочего органа мешалки в 2 раза требует шестикратного увеличения мощности.

Теплообмен (подогрев или охлаждение) в мешалках может осуществляться внутри корпуса (рис. 2.8) и вне корпуса (рис 29)

В первом случае используется либо змеевик, расположенный внутри мешалки (рис. 2.8, а) или обвивающий ее (рис. 2.8, б), либо теплообменная рубашка вокруг корпуса. При этом для повышения скорости течения охлаждающей воды и улучшения теплопередачи в рубашку могут встраиваться змеевик или металлические пластины, хорошо проводящие тепло.

Во втором случае применяется отдельный теплообменник, например кожухотрубный.

В качестве теплоносителя чаще всего применяется пар или масло, нагреваемое электричеством.

Стандартные мешалки, как правило, имеют вместимость 0,1; 0,25; 0,40; 0,63; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10 м3. Частота вращения электродвигателя 50, 63, 80, 100, 125 — 500 мин_ 1. для мешалок с частотой вращения, превышающей 500 мин 1, применяют синхронные электродвигатели с частотой вращения 600, 750, 1000, 1500 и 3000 мин- 1. Привод мешалок может осуществляться с помощью редукторных или трехфазных двигателей в обычном либо взрывобезопасном исполнении. Привод сверху может быть соосным с мешалкой или боковым. При этом предпочтителен боковой привод с цилиндрическим редуктором со сменными зубчатыми колесами, поскольку он обладает существенными преимуществами: малая высота конструкции; возможность относительно легкого подбора оптимальной частоты вращения путем смены зубчатых колес; возможность
установки через посредство переходных фланцев по выбору гидравлического двигателя, электродвигателя без редуктора либо редукторного двигателя.

Уплотнение вала образует с элементами привода единое целое. В промышленности искусственных кож чаще всего встречается уплотнение неохлаждаемым сальником и уплотнение контактным (скользящим) кольцом с дополнительным устройством. Сальник пригоден для уплотнения в условиях избыточных давлений до 0,6 МПа и в условиях вакуума с остаточным давлением до 13 кПа. В качестве уплотняющего материала применяется, например, политетрафторэтилен — голубой асбест.

При особых требованиях, например для достижения уплотнения, исключающего просачивание (особенно важно для обеспечения взрывобезопасности), уменьшения износа вала мешалки и т.д., применяется контактное уплотнительное кольцо с уплотняющей жидкостью под давлением. В качестве уплотняющей жидкости применяется жидкость, совместимая с находящейся в мешалке средой (например, диметилформамид в случае смешения полиуретанового раствора). Уплотняющая жидкость находится под давлением приблизительно на 0,15— 0,2 МПа выше давления в мешалке, создаваемым с помощью сжатого воздуха или азота. Принудительную циркуляцию уплотнительной жидкости под давлением обеспечивает шестеренный насос. Для охлаждения контактного уплотнительного кольца в системе циркуляции находится водяной охладитель (рис. 2.10).

К дополнительным устройствам многих смесителей наряду с рассекателями относятся освещаемый смотровой глазок, автоматический выключатель для останова рабочего органа при открывании крышки смесителя (у быстроходных смесителей) , а также приборы для измерения давления и температуры.

Тихоходные мешалки. В промышленности искусственных . кож зти мешалки применяются главным образом для хранения и усреднения нескольких партий массы для лицевого покрытия. Они применяются в основном для смешения жидких и пастообразных веществ. Эти мешалки применяются также для окончательного приготовления растворенных или замешанных масс для покрытий, например для получения необходимой вязкости, введения дополнительных компонентов, хорошо растворимых жидких пигментов и т.п. Тихоходные мешалки можно в принципе применять также для растворения веществ и приготовления паст, однако они экономически, невыгодны для зтих целей вследствие длительности перемешивания.

Эти мешалки характеризуются частотой вращения 20— 100 мин" 1. Как правило, они работают с постоянной частотой вращения рабочих органов (без регулировки или переключения скоростей).

Типичным примером тихоходной мешалки является якорная мешалка, которая чаще всего применяется в промышленности искусственных кож (рис. 2.11).

При изготовлении, дополнительной обработке и хранении масс для покрытий применяются почти исключительно мешалки закрытого типа, т.е. снабженные крышкой, с тем чтобы предотвратить загрязнение окружающего воздуха парами пластификаторов или растворителей.

Тихоходные мешалки при необходимости снабжаются ножками либо лапками. Для повышения эффекта перемешивания они в большинстве случаев снабжены рассекателем потока. Рассекатель потока предотвращает движение всей массы перемешиваемой жидкости в направлении вращения рабочего органа и тем самым ограничивает образование вихрей. Разумеется, при использовании рассекателей потока любого исполнения, особенно при обработке высоковязких сред, требуется сильное перемешивание и, следовательно, мощный привод.

Мешалки с эмалированной внутренней поверхностью резервуара хорошо зарекомендовали себя в отношении легкости чистки, например при смене красок. Тихоходные мешалки могут иметь в качестве рабочих органов якорь, плоскую лопасть, брус, раму или якорь с дополнительными пальцами. Большинство этих мешалок рассчитано на динамическую вязкость среды максимум 10 Па-с. Однако для нанесения покрытий часто требуются массы с более высокой вязкостью (до 10 Па-с), и для их изготовления требуются другие виды смесителей, хотя практика показала, что и якорные мешалки обеспечивают достаточное качество перемешивания сред, имеющих вязкость более 10 Па-с.

Быстроходные смесители. Быстроходные смесители применяются в промышленности искусственных кож главным образом для изготовления ПВХ-паст; растворения гранулированных полимеров (например, полиуретан); смешения и растирания красящих паст и подмешивания красителей; изготовления сухой смеси термопластичного ПВХ (применение смесителей с подогревом).

Во многих случаях быстроходные смесители, особенно предназначенные для растворов, изготавливаются из нержавеющей кислотоупорной стали. Частота вращения рабочих органов этих смесителей находится в диапазоне 200—1000 мин- f. Смесители для мокрого смешения имеют в большинстве случаев привод сверху, а для сухого смешения — привод снизу.

Быстроходные смесители имеют одну постоянную частоту вращения, две частоты (если применяется электродвигатель с переключением полюсов), несколько скоростей. либо плавно регулируемую частоту вращения.

Рассмотрим некоторые наиболее известные быстроходные смесители.

содержание .. 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 ..