АППАРАТ ФОРСУНОЧНЫЙ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ОТМЫВКИ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ КАУЧУКОВ

Полезная модель относится к области переработки полимерных материалов, в частности к оборудованию для отмывки полимеров от водорастворимых примесей, а именно термопластичных акрилатных каучуков и других термопластичных материалов.
Широко известным оборудованием для промывки полимеров являются вальцы для непрерывной промывки эластомеров, содержащие два валка, смонтированное на траверсе отборочное приспособление и средство для возврата материала в межвалковый зазор, выполненного в виде закрепленных на отборочном приспособлении гибких лент, охватывающих валки в зоне отбора материала и соединенных с траверсой посредством пружин. Через систему привода валки вращаются навстречу друг другу, при непрерывном вальцевании материал загружается в зазор вблизи от одной из ограничительных стрел и при обработке перемещается вдоль образующих валков. Отборочное приспособление устанавливается у противоположной ограничительной стрелы, материал через канал отборочного приспособления выводится из зоны вальцевания, часть материала остается в пазах рифлений валков и возвращается в зону вальцевания с помощью охватывающих гибких лент (Авт. свид. СССР 1256973, В29в 15/06, с приор, от 11.01.85)
Главным недостатком данного аппарата является большой расход воды, а так же отсутствие устройств для пеноотвода и контроля степени промывки полимера по электропроводности промывных вод.
Известна линия для мойки измельченных отходов полимеров, которая содержит последовательно соединенные между собой машину моечную, выполненную в виде бака прямоугольной формы с полуцилиндрическим дном, внутри которого проходит вал с рифлеными активаторами, машину разделения и машину ополаскивания, выполненных в виде баков прямоугольной формы с транспортирующими шнеками, баки-отстойники, перегороженные фильтрами. На крышке моечной машины установлена труба с насадкой для перемещения вымытого сырья в машину разделения. Моечная машина разделена съемными рифлеными перегородками на моечные камеры. Моечные камеры сообщаются между собой переточными щелями, выполненными в перегородках. Внутри каждой камеры установлен по меньшей мере один активатор. Последняя камера снабжена насосом для перекачки вымытого полимера в машину разделения. Рифленость перегородок и активаторов выполнена таким образом, что она способствует увеличению турбулентности потока, создаваемого активаторами. (Патент РФ №2227093, МПК B29B 17/00, 2004 г.).
Данное изобретение не позволяет обеспечить мойку полимеров комовой коагуляции, поскольку предусматривает отмывку только измельченных полимерных отходов. Применение данного устройства для отмывки термопластичных каучуков усложнит технологический процесс введением дополнительной стадии измельчения полученного полимера и увеличением энергозатрат. Кроме того, устройство характеризуется сложностью и громоздкостью конструкции.
Известно устройство, обеспечивающее проведение процесса коагуляции в присутствии серумной воды и коагулирующих добавок, отмывки крошки каучука от остатков коагулирующих добавок, отжим и сушку каучука, со сбором серумной, промывной и отжимной воды, концентрированием крошки каучука в собранной воде в разделителе фаз путем фильтрации концентрируемых потоков через пористую перегородку при степени турбулентности потоков в зазоре между фильтрующей перегородкой и корпусом фильтра 30000-180000 ед. Рейнольдса, при этом концентрат промывных отжимных вод подают на стадию отмывки каучука, а концентрат серумной воды подают на стадию коагуляции вместо серумной воды. [Патент N 2048476, РФ, МКИ C08C 1/00, опубл. бюл. N 32, 1995 г.].
Основными недостатками данного аппаратурного оформления является низкая эффективность при промывке каучуков имеющих сродство к комовой коагуляции, значительное потребление умягченной воды при промывке каучука, не полное извлечение полимера из серума, промывной и отжимной воды, а также используемого в данном способе разделителя фаз, который забивается мельчайшими частицами крошки каучука, попадающими внутрь пор. Забивка фильтрующего элемента происходит неравномерно, т.е. на входе меньше, а на выходе больше, что резко сокращает пробег фильтра между чистками (250-300 часов), что связано прежде всего со значительным падением турбулентности потока к выходу концентрата из фильтра из-за сокращения его объема.
Известен реактор форсуночный пленочного типа, содержащий цилиндрический корпус, включающий конические крышку и днище, патрубки ввода реагентов и вывода продуктов реакции, трехпозиционный распылитель исходных жидких реагентов и пленкообразующие элементы (Пат. РФ №2236899, МПК B01J 19/26, B01D 3/28, 2004 г.).
К недостаткам данного изобретения можно отнести невозможность обеспечения равномерности струйной обработки всей поверхности и сходных жидких реагентов, что приведет к наличию локальных областей каучука, насыщенных ВРП, и выпуску продукта нестабильного качества.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является аппарат форсуночный пленочного типа, содержащий цилиндрический корпус, включающий днище, крышку и распылитель жидкости. Кроме того, устройство содержит патрубки ввода реагентов и вывода продуктов реакции, пленкообразующие элементы. В корпусе аппарата размещена диафрагма, разделяющая его на две секции, причем соосно корпусу в отверстии диафрагмы размещена труба, сверху которой установлен расширитель с вертикальными перфорированными трубками, а внизу трубы размещен пакет вертикальных лопаток, укрепленных на опорной плите под углом к радиальному направлению, равным 45-50°, в нижней секции корпуса тангенциально установлен прямоугольный патрубок для ввода реагентов с размещенным в нем трехпозиционным распылителем, причем с верхним краем тангенциального патрубка соединен 1,5-2,0-х витковый винтовой лоток, прикрепленный к указанной трубе, установленный с зазором относительно стенки корпуса, равным 2-4 мм, в радиальном направлении лоток наклонен под углом, равным 6-10°, а на равном расстоянии друг от друга на винтовом лотке вертикально установлены спиральные пленкообразующие элементы, имеющие с нижерасположенным витком лотка зазор (Пат РФ №2344876, МПК B01J 19/26, 2009 г.).
Недостатком такого устройства является низкая эффективность при использовании для отмывки термопластичных эластомеров из-за ограниченности зоны взаимодействия распыляемого материала с обрабатываемым, что не позволяет обеспечить необходимый уровень массообмена.
Указанный недостаток обусловлен конструктивными признаками известного устройства.
Задачей полезной модели является создание оборудования для отмывки термопластичных каучуков от водорастворимых примесей.
Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, состоит в организации контролируемого и управляемого процесса отмывки термопластичного материала путем одновременного воздействия на него сдвиговыми деформациями, подводом тепла и отводом примесей потоком промывной воды.
Указанные результаты достигаются тем, что в аппарате форсуночном для проведения отмывки термопластичных каучуков от водорастворимых примесей, содержащем цилиндрический корпус, включающий днище, крышку и распылитель жидкости, распылитель жидкости соединен с побудителем расхода промывной воды и выполнен в виде установленного на крышке трубопровода с коллектором в виде радиальных патрубков, на которых закреплены форсунки, расположенные по спирали Ферма и обращенные к плоскому днищу корпуса, который установлен в баке и соединен с приводом вращения.
В линии подачи промывной воды может быть установлен нагреватель воды.
Бак может быть снабжен горизонтальной перегородкой на верхней поверхности которой установлены опорные и приводной ролики, на которых установлен корпус и перегородка снабжена переливными патрубками.
Корпус может быть установлен в баке эксцентрично.
Крышка может быть снабжена подъемным устройством.
Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
Соединение распылителя жидкости с побудителем расхода промывной воды и выполнение его в виде установленного на крышке трубопровода с коллектором в виде радиальных патрубков, на которых закреплены форсунки, расположенные по спирали Ферма и обращенные к плоскому днищу корпуса, который установлен в баке и соединен с приводом вращения обеспечивает:
- равномерную обработку всей поверхности отмываемого материала путем создания сдвиговых деформаций на его поверхности;
- подвод тепла для интенсификации процесса отмывки;
- удаление отмытых примесей с поверхности отмываемого материала.
Установка в линии подачи промывной воды нагревателя воды
обеспечивает проведение процесса отмывки при максимально - допустимой для данного материала температуре, что дополнительно способствует повышению производительности.
Снабжение бака горизонтальной перегородкой, на верхней поверхности которой установлены опорные и приводной ролики, на которых установлен корпус и снабжение перегородки переливными патрубками обеспечивает процесс отмывки при фиксированном уровне промывной воды, что обеспечивает постоянство величины давления струй на его поверхность и под держания постоянной температуры при отмывке.
Установка корпуса в баке эксцентрично обеспечивает удобство
установки и извлечения корпуса из бака при загрузке и выгрузке каучука.
Снабжение крышки подъемным устройством обеспечивает удобство обслуживания.
По имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критерию “новизна”.
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность полезной модели, может быть многократно использована в производстве различных модификаций устройств для отмывки от водорастворимых примесей термопластичных каучуков с получением технического результата, заключающегося в повышении эффективности их применения, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критерию “промышленная применимость”.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется примером конкретного выполнения, где на представленных чертежах показаны:
на фиг. 1 - общий вид аппарата форсуночного для проведения отмывки термопластичных каучуков;
на фиг. 2 - показана верхняя часть аппарата, вид сбоку;
на фиг. 3 - показано то же, что на фиг. 2, вид сверху;
на фиг. 4 показано расположение форсунок на распылительном коллекторе;
на фиг. 5 показана схема струйной обработки термопластичных каучуков.
Перечень позиций, указанных на чертежах:
1. корпус;
2. днище;
3. крышка;
4. распылитель жидкости;
5. побудитель расхода промывной воды;
6. центральная труба;
7. радиальный патрубок;
8. форсунка;
9. бак;
10. горизонтальная перегородка;
11. нагреватель воды;
12. опорный ролик
13. конический участок;
14. переливной патрубок;
15. шарнир;
16. подъемное устройство
17. патрубок;
2
2
Аппарат форсуночный для проведения отмывки термопластичных каучуков от водорастворимых примесей содержит цилиндрический корпус 1 с плоским днищем 2, крышку 3, в которой установлен распылитель жидкости 4, соединенный с побудителем расхода промывной воды 5. Распылитель жидкости 4 выполнен в виде коллектора, содержащего центральную трубу 6 и радиальные патрубки 7, расположенные в одной плоскости, на которых закреплены форсунки 8, расположенные по спирали Ферма и обращенные к плоскому днищу 2 корпуса 1. Спираль Ферма (иногда параболическая спираль) - спираль, задаваемая на плоскости в полярных координатах уравнением r=a·φ, является видом Архимедовой спирали. Корпус 1 эксцентрично установлен в баке 9, в котором в верней части установлена горизонтальная перегородка 10, а в нижней - нагреватель воды 11. На перегородке 10 установлены опорные ролики 12, один из которых соединен с приводом вращения (не показан). Ролики 12 развернуты в радиальной плоскости и взаимодействуют с коническим участком 13 днища 2. Горизонтальная перегородка 10 снабжена переливными патрубками 14. Крышка 3 соединена шарниром 15 с верней частью бака 9 и соединена с снабжена подъемным устройством 16.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Подъемным устройством 16 крышка 3 переводится в вертикальное положение, это обеспечивается ее закреплением на баке 9 шарниром 15. На опорные ролики 12 коническим участком 13 устанавливается корпус 1 с уложенным на днище 2 отмываемым материалом. После этого крышка 3 закрывается. Полость бака 9 через верхний патрубок 17 заполняется промывной водой, и нагревателем воды 11 ее температура повышается до заданной величины (60-90°C). Подогретую воду побудителем расхода промывной воды 5 из бака 9 через центральную трубу 6, радиальные патрубки 7 через форсунки 8 под давлением от 0,2 до 0,6 МПа подают на отмываемый от примесей каучук. Одновременно включается привод вращения одного из роликов 12, который, взаимодействуя с коническим участком 13 днища 2, приводит во вращение корпус 1. Выходящая из форсунок 8 подогретая вода разогревает термопластичный каучук и на его верхней поверхности образуются спиралевидные бороздки от воздействия струй из форсунок 8 (См. фиг. 5). Это способствует интенсивной отмывке каучуков от водорастворимых примесей. Промывная вода, заполнив корпус 1 переливается в верхнюю часть бака 9 ограниченную снизу горизонтальной перегородкой 10, откуда через переливные патрубки 14 сливается в нижнюю часть бака 9. Процесс отмывки продолжается до достижения заданной концентрации в каучуке водорастворимых примесей, после чего промывная сливается из бака 9 через нижний патрубок 17, а каучук извлекается из корпуса 1 и направляется на последующую переработку.
Аппарат форсуночный для проведения отмывки термопластичных каучуков прост по конструкции и обеспечивает надежную отмывку термопластичных каучуков и других эластомеров.