Способ и устройство для приготовления многокомпонентной смеси потоков быстрополимеризующихся жидкостей под воздействием атмосферы
METHOD AND DEVICE FOR PREPARING MULTICOMPONENT MIXTURE OF FLOWS OF QUICKLY POLYMERIZED LIQUIDS UNDER ATMOSPHERIC EXPOSURE

Изобретение относится к химии полимеров, в частности для получения термореактивных полимеров. Может быть использовано для изготовления формованных деталей в автомобильной промышленности, а также в строительстве и легкой промышленности.
Известно, что некоторые компоненты быстрополимеризующихся жидкостей являются токсичными материалами. Поэтому технология приготовления таких смесей требует сокращения времени нахождения используемых компонентов в открытых сосудах. Среди быстрополимеризующихся смол наиболее широкое применение имеет дициклопентадиен (ДЦПД). Его полимеризация в настоящее время осуществляется бочковым способом на основе соединения двух заранее приготовленных смесей. В основном, в одной из них содержится ДЦПД, в другой - отвердитель с остальными компонентами, такими как пластификатор, модификатор, краситель и др. Предварительность их приготовления обусловлена скоротечностью полимеризации ДЦПД и сложностью реализации малой дозы отвердителя (1-2% по массе).
Известен способ приготовления двухкомпонентной смеси ДЦПД, основой которого является приготовление двух заранее приготовленных смесей [1].
Недостатком [1] является высокая трудоемкость приготовления двухкомпонентной смеси.
Этот недостаток устраняется при использовании способа непрерывного приготовления смеси жидкостей быстрополимеризующихся под воздействием атмосферы. Способ основан на применении дозатора для регулирования соотношений расходов потоков двух жидкостей, обеспечивающего устранение контакта всех компонентов смеси с атмосферой [2], смесителя этих компонентов [3] и струйно-центробежного устройства [4], обеспечивающего управление скоростью и траекторией струи смеси.
Недостатком данного способа, включающего [2, 3, 4], является отсутствие учета температурной зависимости вязкости соответствующей компоненты смеси.
Известен способ приготовления многокомпонентной смеси потоков быстрополимеризующихся жидкостей под действием атмосферы и устройство для его осуществления [5], согласно которому для дозирования требуемого числа потоков компонентов используют дозирующие камеры для регулирования соотношения расходов компонентов смеси с обеспечением устранения контакта с атмосферой. Смешение компонентов смеси осуществляют в смесителе.
Недостатком [5] является отсутствие учета температурной зависимости вязкости соответствующей компоненты смеси.
Целью предлагаемого изобретения является повышение производительности способа непрерывного приготовления многокомпонентной смеси с учетом температурной зависимости вязкостей соответствующих компонентов.
Цель достигается тем, что в известном способе приготовления смеси быстрополимеризующихся жидкостей, который заключается в дозировании необходимого числа потоков требуемым числом дозирующих камер для регулирования соотношений расходов компонентов смеси, обеспечивающего устранение контакта всех компонентов смеси с атмосферой и смешении компонентов смеси в смесителе. Для управления скоростью и траекторией струй смеси используют струйно-центробежное устройство, дозирующие камеры монтируют на монтажном плато с возможностью раздельного регулирования величины дозирующего зазора каждой камеры с учетом температурной зависимости вязкости соответствующего компонента, при этом бескомпрессорность подачи компонентов достигается применением эластичных сосудов, герметично подсоединяемых к входным патрубкам дозирующих камер. Для очистки каналов устройства при завершении работы все входные патрубки перекрывают с подключением канала промывающей жидкости поворотом конического переключателя на  оборота, смонтированного в монтажном плато под всеми дозирующими камерами. После чего осуществляют продувку всей системы очередным поворотом переключателя, открывая каналы связи камер с атмосферой и завершая работу установки переключением ее в режим отключения.
Для осуществления предлагаемого способа разработано устройство, включающее дозирующие камеры, в требуемом количестве для подачи компонентов смеси, смеситель. Дозирующие камеры, содержащие штуцеры ввода компонентов, смонтированы на монтажном плато и соосно соединены между собой резьбовыми втулками, каждая из которых снабжена жестко связанной с ней рукояткой, позволяющей вращением втулки регулировать величину дозирующего зазора, при этом последняя из дозирующих камер жестко связана со смесителем и штуцером, связывающим его со струйно-центробежным устройством, а внутри монтажного плато под всеми дозирующими камерами смонтирован конический переключатель для смены режимов работы устройства.
Для пояснения способа приготовления смеси быстрополимеризующихся жидкостей и реализующего его устройства на приведенной Фиг. показан вариант дозатора объединения четырех потоков с их перемешиванием в смесителе [3], где на плато 1 смонтированы четыре дозирующие камеры с кольцевыми коническими щелями, соосно соединенных между собой резьбовыми втулками, выполненными в соответствии с [2]: камера 2 со штуцером 3 осевого ввода смолы, штуцером 4 ввода пластификатора, камеры 5 со штуцером 6 ввода красителя, камеры 7 со штуцером 8 ввода отвердителя и камера 9 со штуцером 10 ввода наружного потока смолы, отводимого из камеры 2 через патрубок 11. Камера 9, жестко связанная со смесителем 12 и штуцером 13, связывающим его со струйно-центробежным устройством, отличается от других камер повышенной протяженностью кольцевого зазора, позволяя изменять величины дозирующих зазоров без смешения камер. Все камеры соосно соединены между собой резьбовыми втулками (на Фиг. не видны), каждая из которых снабжена жестко связанной с ней рукояткой 14, позволяющей вращением втулки регулировать величину дозирующего зазора в соответствующей камере с обеспечением герметизации посредством блоков 15. Для смены режимов работы дозатора в монтажном плато под всеми дозирующими камерами смонтирован конический переключатель 16, содержащий систему каналов, обеспечивающих работу дозатора во всех его режимах, в том числе в режиме продувки воздухом, поступающим в переключатель 16 через каналы 17.
Устройство работает следующим образом. При запуске устройства каждая из компонентов смеси подается в соответствующую дозирующую камеру: в камеру 2 через штуцер 3 вводится смола, через штуцер 4 - пластификатор; в камеру 5 через штуцер 6 осуществляется ввод красителя; в камеру 7 посредством штуцера 8 вводится отвердитель, в камеру 9 через штуцер 10 поступает наружный поток смолы, отводимый из камеры 2 через патрубок 11 для обволакивания смолой всех компонентов смеси, обеспечивая эффективность перемешивания всех компонентов в смесителе 12.
Дозировку требуемого соотношения расходуемых компонентов осуществляют с учетом массы смолы, расходуемой за определенное время, и жидкотекучести компонентов при данной температуре, устанавливая величины дозирующих щелей каждой камеры по заранее подготовленным таблицам зависимости расхода масс компонентов от положения соответствующего регулятора, рукоятка 14 которого устанавливается вертикально при температуре 20°С окружающей среды с возможностью корректировки дозирующих зазоров с учетом изменения температуры путем изменения угла наклона соответствующей рукоятки 14 в соответствии со шкалой температур нанесенной на торец соответствующей камеры. Получаемая смесь через штуцер 13 поступает в струйно-центробежное устройство. Масса приготавливаемой смеси в единицу времени определяется параметрами работы струйно-центробежной форсунки: скоростью вращениями и сечением сопла форсунки. Отсутствие зависимости расхода компонентов от изменения температуры окружающей среды обеспечивается путем использования шкалы, связывающей угол наклона рукоятки 14 со значением температуры, нанесенной на торец соответствующей камеры. Положение рукоятки 14 при температуре 20°С - вертикальное, при повышении температуры, в результате уменьшения вязкости соответствующей компоненты - рукоятка 14 смещается в сторону сокращения величины дозирующего зазора, т.е. по часовой стрелке, а при снижении температуры - в сторону увеличения дозирующего зазора, т.е. против часовой стрелки. При этом, учитывая шаг резьбы втулки, поворот рукоятки 14 ограничен поворотом на 120° в обе стороны, обеспечивая учет температуры от 0 до 40°С.
Смену режимов работы устройства осуществляют путем поворота рукоятки переключателя 16 на  оборота в соответствии с четырьмя его режимами: рабочим (Раб.), промывочным (Пром.), режим продувки воздухом (Прод.) и завершающим (Откл.), при котором перекрываются все каналы ввода компонентов смеси, а для фиксирования переключателя 16 в определенном режиме, риску на его цилиндрической поверхности совмещают с риской соответствующего режима (Раб. Пром., Прод., Откл.), нанесенного на торцевую часть монтажного плато 1, при этом длительность промывки определяется временем заполнения смесителя смолой, вытесняющей смесь компонентов (т.е. по цвету жидкости), после чего установка отключается поворотом переключателя 16 на  оборота.
При очередном запуске устройства в первые мгновения осуществляется стабилизация вращения струйно-центробежного устройства при одновременном его заполнении смесью, подаваемой в смеситель под воздействием стационарного давления на эластичные сосуды всех компонентов смеси.
Предлагаемое изобретение удовлетворяет критериям новизны, так как при определении уровня техники не обнаружены средства, которым присущи признаки, идентичные (то есть совпадающие по исполняемой ими функции и форме выполнения этих признаков) всем признакам, перечисленным в формуле изобретения, включая характеристику назначения.
Заявляемый способ имеет изобретательский уровень, поскольку не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками данного изобретения, и не установлена известность влияния отличительных признаков на указанный технический результат. Технический результат - повышение производительности способа непрерывного приготовления многокомпонентной смеси с учетом температурной зависимости вязкости соответствующей компоненты за счет сокращения времени корректировки соотношений компонентов при изменении температуры окружающей среды.
Заявленное техническое решение можно реализовать на технологических линиях цехов приготовления изделий из полимерных материалов, для нанесения покрытий на поверхности изделий. Это соответствует критерию «промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ
1. Бусыгин Б.М. и др. Способ приготовления двухкомпонентной системы на основе дициклопентадиена // Патент России №2450028. Заявка: 2010123234/04. 07.06.2010. Опубликовано: 10.05.2012. Бюл. №13.
2. Карих Ф.Г., Карих А.Ф. Дозатор для регулирования расходов потоков двух жидкостей // Патент России №№2144693. Заявка: 97108088/09, 20.05.1997. Опубликовано: 20.01.2000. Бюл. №2.
3. Карих Ф.Г., Карих А.Ф. Статический смеситель для полимеризующихся жидкостей. // Патент России №2135354. Заявка: 97117788/25, 21.10.1997. Опубликовано: 27.08.1999. Бюл. №24.
4. Карих Ф.Г., Карих А.Ф. Способ получения потока капель. // Патент России №1834714. Заявка: 4888996, 10.12.1990. Опубликовано: 15.08.1993. Бюл. №30.
5. Akio Takahashi, Hirokichi Saito. Mixing apparatus // US 4160115. Заявка: US 05/770,933, 22.02.1977. Опубликовано: 08.08.1978.