BRPI0602317B1 - palheta de impulsor para um dispositivo de mistura - Google Patents

Abstract

"impulsor e método de mistura com locais de solda". descreve-se uma palheta de impulsor para um elemento de revestimento superior unida a um elemento de revestimento inferior. a palheta pode ter um formato de aerofólio. uma ponta moldada previamente é unida à extremidade externa radial da palheta.

Description

"PALHETA DE IMPULSOR PARA UM DISPOSITIVO DE MISTURA" CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se genericamente a dispositivos de mistura, conjuntos de mistura e métodos de mistura e, mais particularmente, se refere a impulsores radialmente estendidos utilizados em tais dispositivos e métodos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Dispositivos de mistura e agitação estão em amplo uso na indústria. Por exemplo, dispositivos de mistura são bem conhecidos nas indústrias de processamento industrial, farmacêutico, de biotecnologia e outras indústrias de processamento de materiais. Em um tipo comum de misturador, um recipiente contém o material a ser misturado juntamente com um eixo de rotação que tem um ou mais conjuntos de impulsores radialmente estendidos que se estendem radialmente a partir do eixo. Tipicamente, diversos impulsores são espaçados uniformemente de forma circunferencial em torno de um cubo central. Os impulsores podem ter, por exemplo, um formato de perfil de palheta substancialmente plano, um formato de perfil de palheta curvo, ou um tipo de aerofólio de formato de perfil de palheta, dependendo da aplicação de mistura e das considerações de desenho do dispositivo de mistura.

[0003] No caso das palhetas planas ou palhetas flexionadas ou simplesmente curvas, tem sido relativamente conveniente fabricar-se essas palhetas tomando o material de folha de metal e flexionando o mesmo se necessário e soldando a peça plana, flexionada ou curva, feita de uma única folha, ao cubo.

[0004] No caso de palhetas tendo formatos curvos compostos ou mais complexos, particularmente em três dimensões, como é necessário para palhetas no formato de aerofólio (ou asa), entretanto, o processo de construção é mais complexo. Em um tipo de palheta de impulsor no formato de aerofólio da técnica anterior, a palheta foi construída como segue. Primeiramente, um esqueleto interno foi construído tendo uma estrutura do tipo genericamente de treliça que tem como parte da estrutura uma primeira peça de material de barra alongado que se tornará a borda principal da palheta e uma segunda peça de material no formato alongado que se tornará a borda secundária da palheta. 0 primeiro material de barra tem tipicamente formato circular em seção transversal. 0 segundo material de barra tem tipicamente um formato afilado, feito sob encomenda, em seção transversal.

[0005] Um revestimento superior e um revestimento inferior são, então, montados sobre a treliça, com a borda frontal do revestimento superior sendo soldada a uma superfície superior do material de barra frontal, e a borda frontal do revestimento inferior sendo soldada a uma borda inferior do material de barra frontal. Desse modo é fornecida uma borda principal da palheta. A fim de fornecer fluxo mais suave na região de borda principal, após as soldas serem feitas elas são esmerilhadas até ficarem lisas, para formar uma conexão lisa entre o material de barra e as placas superior e inferior respectivamente.

[0006] Na borda traseira ou secundária do desenho acima descrito, a placa superior foi também soldada a uma superfície superior da borda secundária e a placa inferior foi soldada a uma superfície inferior da borda secundária. Uma vez que é desejável que a borda secundária tenha um afilamento relativamente pontudo, a borda secundária tem sido uma peça relativamente difícil de se moldar, e tem sido genericamente uma parte usinada feita sob encomenda. As soldas, onde o revestimento superior encontra a peça de borda secundária e onde o revestimento inferior encontra a peça de borda secundária, têm sido genericamente esmerilhadas até ficarem lisas para formar um contorno liso entre os revestimentos superior e inferior, respectivamente, e sua conexão nas partes superior e inferior da peça de borda secundária usinada.

[0007] Além disso, no desenho descrito acima, uma peça de ponta foi montada na borda externa radial do impulsor no formato de asa. É necessário que essa ponta tenha um formato composto relativamente complexo, uma vez que é necessário seguir o perfil lateral de aerofólio quando visto da extremidade, tendo também, genericamente, uma superfície externa arredondada quando visto em vista plana. Na técnica anterior, a ponta foi genericamente feita de uma peça sobredimensionada e de um formato de um certo modo bloqueado que foi, então, contornado em todos os três eixos geométricos por esmerilhamento manual com intensa mão-de-obra para adaptar-se ao perfil tridimensional desejado.

[0008] O método de construção descrito acima, embora forneça impulsores satisfatórios, apresenta algumas desvantagens. Primeiramente, um total de quatro soldas são necessárias nas bordas principal e secundária (isto é, duas soldas na borda principal e duas soldas na borda secundária) . Além disso, uma peça de material de barra frontal e uma peça do material de barra traseira são necessárias. Adicionalmente, um esqueleto interior é necessário para fechamento entre os materiais de barra frontal e traseira e localização dos mesmos, um em relação ao outro, durante o processo de montagem. Devido ao peso acrescentado pelo esqueleto, o peso total do impulsor acabado é, desse modo, aumentado para uma dada espessura de revestimento. Palhetas de impulsor que se movem através do material estão sujeitas à erosão com o passar do tempo. 0 efeito de erosão pode ser particularmente acentuado com material abrasivo em mistura como, por exemplo, materiais contendo alumínio. A erosão é particularmente indesejável na área soldada, porque onde o material de barra encontra a solda, que por sua vez encontra o revestimento superior ou inferior, os materiais podem desgastar-se em taxas diferentes causando aspereza ou descontinuidade no fluxo naquele local, que adicionalmente exacerba o problema de erosão naquele local, levando a maior descontinuidade, mais erosão, e assim por diante.

[0009] Além disso, áreas com desgaste elevado ocorrem tipicamente na superfície superior do aerofólio e, como resultado, as soldas que estão fixando o revestimento superior tendem a ser as primeiras a se desgastarem uma vez que são expostas à superfície de trajetória de fluido superior. Adicionalmente, o processo de moldar a ponta extrema após a mesma ter sido soldada sobre a palheta é de um certo modo intenso em mão-de-obra e é complicado pelo fato de que a moldagem não é executada até que a ponta tenha sido soldada sobre a extremidade da palheta, em vez de em um local e momento possivelmente mais convenientes no processo de fabricação de palheta geral.

[00010] Em vista do acima exposto seria desejável ter-se um método e estrutura de palheta de impulsor aperfeiçoados que possam aliviar as dificuldades acima descritas pelo menos até um certo ponto.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[00011] Algumas modalidades da presente invenção fornecem um método e conjunto de palhetas aperfeiçoados que podem aliviar os problemas acima mencionados pelo menos até um certo ponto.

[00012] De acordo com uma modalidade da presente invenção, uma palheta tendo uma borda principal e uma borda secundária, para uso em um conjunto de impulsores, compreende um elemento de revestimento superior; um elemento de revestimento inferior; e uma primeira junta de solda fixando o elemento de revestimento superior diretamente no elemento de revestimento inferior próximo à borda principal da palheta.

[00013] De acordo com outra modalidade da presente invenção, uma palheta tendo uma borda principal e uma borda secundária, para uso em um conjunto de impulsores, compreende um elemento de revestimento superior; um elemento de revestimento inferior; e uma segunda junta de solda fixando o elemento de revestimento superior ao elemento de revestimento inferior próximo a uma borda secundária da palheta.

[00014] De acordo com outra modalidade da presente invenção, uma palheta tendo uma borda principal e uma borda secundária, para uso em um conjunto de impulsores, compreende um elemento de revestimento superior; um elemento de revestimento inferior; e primeiro meio para unir o elemento de revestimento superior diretamente ao elemento de revestimento inferior próximo à borda principal da palheta.

[00015] De acordo com outra modalidade da presente invenção, uma palheta tendo uma borda secundária e uma borda principal, para uso em um conjunto de impulsores, compreende um elemento de revestimento superior; um elemento de revestimento inferior; e um segundo meio para unir o elemento de revestimento superior ao elemento de revestimento inferior próximo à borda secundária da palheta.

[00016] De acordo com outra modalidade da presente invenção, um método de formar uma palheta tendo uma borda principal e uma borda secundária, para uso em um conjunto de impulsores, compreende fornecer um elemento de revestimento superior; fornecer um elemento de revestimento inferior; e soldar o elemento de revestimento superior diretamente ao elemento de revestimento inferior em uma primeira junta de solda próxima à borda principal da palheta.

[00017] Ainda de acordo com outra modalidade da presente invenção, um método de formar uma palheta tendo uma borda principal e uma secundária para uso em um conjunto de impulsores, compreende fornecer um elemento de revestimento superior; fornecer um elemento de revestimento inferior; e soldar o elemento de revestimento superior ao elemento de revestimento inferior próximo à borda secundária da palheta.

[00018] Desse modo, foram delineadas, de forma bem ampla, certas modalidades da invenção para que a descrição detalhada da mesma possa ser melhor entendida, e para que a presente contribuição à técnica possa ser melhor apreciada. Há, evidentemente, modalidades adicionais da invenção que serão melhor descritas abaixo e que formarão o tema das reivindicações apensas presentes.

[00019] A esse respeito, antes de explicar pelo menos uma modalidade da invenção em detalhe, deve ser entendido que a invenção não é limitada em sua aplicação aos detalhes de construção e aos arranjos dos componentes expostos na seguinte descrição ou ilustrados nos desenhos. A invenção está apta a modalidades além daquelas descritas e de ser posta em prática e executada de várias maneiras. Além disso, deve ser entendido que a fraseologia e terminologia aqui empregadas, bem como o resumo, são para fins de descrição e não devem ser consideradas como limitadoras.

[00020] Como tal, aqueles versados na técnica reconhecerão que a concepção sobre a qual essa descrição se baseia pode ser facilmente utilizada como base para o projeto de outras estruturas, métodos e sistemas para realizar as várias finalidades da presente invenção. É importante, portanto, que as reivindicações sejam consideradas como incluindo tais construções equivalentes até onde elas não se afastem do espirito e escopo da presente invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00021] A figura 1 é uma vista em planta de um conjunto de impulsores incluindo um cubo e três palhetas radialmente estendidas de acordo com modalidades preferidas da presente invenção.

[00022] A figura 2 é uma vista lateral, parcialmente em corte, do conjunto de impulsores da figura 1.

[00023] A figura 3 é uma vista em perspectiva, em corte transversal, de um impulsor de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção.

[00024] A figura 4 é uma vista parcial lateral, em corte transversal, de uma borda principal de um impulsor de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção.

[00025] A figura 5 é uma vista parcial lateral, em corte transversal, de uma borda secundária de uma palheta de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção.

[00026] A figura 6 é uma vista planta de uma palheta.

[00027] A figura 7 é uma vista parcial, em corte transversal, da palheta da figura 6 tomada ao longo da linha 7-7 da figura 6.

[00028] A figura 8 é uma vista em corte transversal, parcial, da palheta da figura 6 tomada através da linha 8-8 da figura 6.

[00029] A figura 9 é uma vista lateral de uma ponta de impulsor fundida de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção.

[00030] A figura 10 é uma vista em perspectiva ilustrando a ponta de impulsor fundida da figura 9.

[00031] A figura 11 é uma vista planta ilustrando a ponta de impulsor fundida da figura 9.

[00032] A figura 12 é uma vista de extremidade ilustrando a ponta de impulsor fundida da figura 9.

[00033] A figura 13 é uma vista em perspectiva superior ilustrando a ponta de impulsor fundida da figura 9.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS

[00034] A presente invenção provê um impulsor aperfeiçoado, conjunto de impulsores e um método para uso em uma ampla gama de dispositivos de mistura. O conjunto de impulsores pode em algumas modalidades incluir um cubo central tendo uma pluralidade de palhetas de impulsor no formato de aerofólio estendidas radialmente. Voltando para a figura 1, por exemplo, um conjunto de impulsores 10 é mostrado tendo um cubo central 12 com uma pluralidade de palhetas de impulsor no formato de aerofólio 14, similares, estendidas radialmente a partir do mesmo.

[00035] Como visto na figura 2, nesse exemplo, o cubo de impulsor 12 é soldado diretamente sobre o eixo 16 para conexão com outras peças do eixo como apropriado para ser montado no recipiente e girado. Cada palheta de impulsor 14 tem genericamente o formato de aerofólio e é soldada sobre o cubo 12. Cada palheta 14 também apresenta um corpo principal 15 e uma ponta de extremidade fundida 16 que será discutida em maiores detalhes abaixo.

[00036] Voltando à figura 3, a construção interna e as pontas de extremidade frontal (ou principal) e traseira (ou secundária) do corpo principal no formato de aerofólio 15 podem ser entendidas. O corpo principal 15 é formado de um revestimento superior 20 e de um revestimento inferior 22. Essas peças podem ser pré-formadas em um molde para ter a curvatura apropriada.

[00037] O revestimento superior 20 e o revestimento inferior 22 são unidos por solda um ao outro em uma solda de borda principal 24 e uma solda de borda secundária 26 respectivamente. Será reconhecido que em virtude desse projeto, os elementos de material de barra frontal e traseira separados do estado da técnica não são necessários. Além disso, a estrutura de armação de treliça interna também não é necessária.

[00038] Outro beneficio da configuração mostrada na figura 3, de acordo com uma modalidade preferida da invenção, é que a área soldada de borda principal 24 é até um certo modo colocada debaixo do vértice avançado 30 da palheta. Isto é, o vértice 30 é formado por uma parte do revestimento superior 20. Desse modo, a área de solda 24 foi localizada abaixo da trajetória de erosão elevada que tende a ocorrer próximo ao vértice 30 e acima do vértice 30. Isto reduz falhas por erosão da solda 24 em comparação com se ter uma solda acima do vértice 30.

[00039] Similarmente, a área de solda 26 é localizada debaixo do revestimento superior 20 e abaixo da borda secundária 32 da palheta. Isto também reduz a suscetibilidade à erosão da palheta na área de borda secundária.

[00040] Pode ser apreciado que o desenho mostrado na figura 3 provê uma superfície superior lisa que não necessita ser submetida à erosão irregular em quaisquer locais de solda de superfície superior, porque os locais de solda não necessitam estar presentes ao longo da superfície superior, quer na borda principal superior ou na borda secundária superior.

[00041] A figura 4 ilustra um detalhe de fabricação de uma modalidade preferida da borda principal 30 da palheta 14. Em particular, as linhas pontilhadas ilustram a borda tornada retangular do revestimento superior 2 0 se for originalmente provida como uma peça de folha no momento de soldagem do revestimento superior 20 ao revestimento inferior 22. A qualquer momento, porém preferivelmente após a solda 24 ser realizada, um processo de esmerilhar pode ser realizado para remover a parte de linha pontilhada e resultar no contorno 30 como ilustrado. Ao mesmo tempo, esmerilhamento pode ser realizado na área de solda 24 para alisar a mesma a fim de fornecer um contorno liso com a borda principal 30 e a superfície externa do revestimento inferior 22.

[00042] A figura 5 mostra um detalhe de construção da borda traseira ou secundária da palheta 14. 0 revestimento superior 20 é fixado no revestimento inferior 22 como mostrado. O revestimento inferior 22 pode ter uma parte chanfrada 34 para facilitar junção do revestimento superior 20 ao revestimento inferior 22. A área de solda 26 tem genericamente o formato de torta, como mostrado. Será entendido aqui que o revestimento superior 20 provê não somente a superfície superior da palheta 14 como também em uma estrutura unitária provê a borda secundária 32. Desse modo, descontinuidades nas áreas de solda que podem levar a erosões adicionais são evitadas na borda superior.

[00043] A figura 6 é uma vista em planta de uma palheta concluída. A figura 7 é uma vista em corte transversal similar à da figura 5 e ilustrando uma modalidade da borda secundária 32.

[00044] A figura 8 é uma vista em corte transversal tomada ao longo da linha 8-8 na figura 6. As figuras 6 e 8 ilustram a característica da ponta fundida 16 e sua fixação nos revestimentos superior e inferior 20 e 22. Em particular, como adicionalmente mostrado nas figuras 9-13, a ponta fundida 16 inclui uma lingüeta moldada 40 que se adapta na abertura de fenda criada pelo perfil de superfície interna do revestimento superior 20 e revestimento inferior 22 após terem sido soldadas juntas, como mostrado na figura 3. Voltando às figuras 6 a 13, a ponta fundida 16 pode ter uma superfície contornada tridimensionalmente curva que, em seu lado de superfície 44, terá um contorno correspondendo às superfícies externas do revestimento superior e do revestimento inferior respectivamente, porém na ponta externa da ponta 16 pode ser arredondada e de outro modo moldada como desejado.

[00045] A ponta fundida 16 é dotada, de preferência, com um chanfro 46 e o revestimento superior e revestimento inferior em suas bordas externas são, de preferência, também dotados de um chanfro 48 para facilitar a montagem pelas soldas superior e inferior 50 como visto na figura 8.

[00046] Os métodos de fundição permitem que o contorno externo da ponta 16 seja projetado previamente e nenhum acabamento manual seja necessário para incursão e montagem da ponta, diferente de um alisamento das áreas soldadas 50. A ponta pode ser fundida de um material apropriado utilizando qualquer método de moldagem ou fundição apropriado.

[00047] As muitas características e vantagens da invenção são evidentes a partir do relatório descritivo detalhado, e desse modo, pretende-se pelas reivindicações apensas cobrir todas essas características e vantagens da invenção que estão compreendidas no verdadeiro espírito e escopo da invenção. Além disso, uma vez que inúmeras modificações e variações ocorrerão facilmente para aqueles versados na técnica, não se deseja limitar a invenção à construção exata e operação ilustradas e descritas e, por conseguinte, todas as modificações apropriadas e equivalentes podem ser empregadas, compreendidas no escopo da invenção.

REIVINDICAÇÕES

Claims (3)

1. Palheta de impulsor (14) para um dispositivo de mistura, a palheta de impulsor (14) tendo uma borda principal (30) e uma borda secundária (32), a palheta de impulsor (14) compreendendo: um elemento de revestimento superior (20); um elemento de revestimento inferior (22); uma junta de solda traseira (26) fixando o elemento de revestimento superior (20) ao elemento de revestimento inferior (22) na borda secundária (32) da palheta de impulsor (14), a junta de solda traseira (26) sendo localizada debaixo do elemento de revestimento superior (20) e abaixo da borda secundária (32), tendo um formato em corte transversal substancialmente triangular e tendo adicionalmente uma superfície superior e o elemento de revestimento superior (20) completamente sobrepondo a superfície superior da junta de solda traseira (26); e um elemento de extremidade (16) disposto na borda externa radial da palheta de impulsor (14); a palheta sendo caracterizada pelo fato de que: o elemento de revestimento inferior (22) tem uma borda traseira e uma espessura reduzida próxima a borda traseira do elemento de revestimento inferior (22) que forma uma superfície chanfrada (34) na parte superior do elemento de revestimento inferior (22) na borda traseira do elemento de revestimento inferior (22), com a superfície chanfrada (34) apoiando em uma superfície inferior do elemento de revestimento superior (20); e em que o elemento de extremidade (16) é fixado nos elementos de revestimento superior e inferior (20; 22).

2. Palheta de impulsor (14), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento de revestimento superior (20) tem uma superfície traseira plana que forma a borda secundária (32) da palheta de impulsor (14).

3. Palheta de impulsor (14), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por adicionalmente compreender uma junta de solda frontal (24) fixando o elemento de revestimento superior (20) ao elemento de revestimento inferior (22) na borda principal (30) da palheta de impulsor (14).