CS256144B1 - Rotační axiální míchadlo - Google Patents

Abstract

Míchadlo je tvořeno nábojem a nejméně dvěma šikmo umístěnými radiálními lopatkami, pevně spojenými s nábojem, a na vnějším konci opatřenými tangenciálními lopatkami a je charakterizováno tím, že tangenciální lopatky tvoří nedílnou, jednostranně rozšířenou část radiálních lopatek, která leží v téže rovině jako radiální lopatky a jejíž osa svírá s podélnou osou radiálních lopatek úhel*60 až 120°, s výhodou však 90°. Šířka radiálních i tangenciálních lopatek se volí v rozmezí 0,1 až 0,3 jmenovitého průměru míchadla, délka tangenciální lopatky odpovídá 1,5 až 4,0násobku šířky radiální lopatky. Tangenciální část lopatek může být přitom orientována směrem nahoru či dolů, popřípadě se střídají tangenciální lopatky orientované směrem nahoru s lopatkami orientovanými směrem dolů. Hrany obou typů lopatek jsou s výhodou zaobleny, přičemž poloměr zaoblení je vyšší než 8 mm.

Description

Vynález se týká rotačního lopatkového míchadla se zvýšeným průtokem kapaliny a s tvarem lopatek vhodným pro povrchovou ochranu míchadla smaltováním, případně nanášením hmot odolávajících abrazi. Míchadlo je vhodné pro použití ve smaltovaných míchacích zařízeních anebo v zařízeních vyrobených z antikorozních materiálů, jaká jsou používána v chemickém^potravinářském, farmaceutickém či hydrometalurgickém průmyslu, popřípadě v biotechnologických výrobách a to převážně v aparátech pro malotonážní výrobu.

Známá lopatková míchadla, určená pro vytváření převážně axiálního toku míchané kapaliny, jsou obvykle opatřena dvěma či více rovnými, šikmo uloženými radiálními lopatkami. Kromě toho jsou pro vyvolání axiálního proudění kapaliny užívána i míchadla vrtulová, at již provedená ve tvaru lodního šroubu anebo v jednodušším případě opatřená lopatkami se zaoblenými konci, tvořícími část šroubovice s konstantním stoupáním šroubovicové plochy.

Jsou rovněž známa a užívána míchadla s tvarovanými lopatkami, tvořícími část válcové plochy. V jednom ze známých provedení je tato plocha rovnoběžná s podélnou osou lopatky, přičemž odtoková hrana lopatky má přibližně tvar paraboly, u jiného uspořádáni (čs. AO 182 028) je osa válcové plochy u lopatky ve tvaru lichoběžníku rovnoběžná s kratší úhlopříčkou lichoběžníku.

Vrtulové míchadlo ve tvaru lodního šroubu má tvar výhodný pro vyvození axiální síly při nízké turbulenci, neni však vhodné pro homogenizační míchání, kdy je naopak žádoucí vyšší turbulence. Nevýhodou tohoto typu míchadla je kromě toho i nákladná výroba lisováním či odléváním. Z hlediska pracnosti je nevýhodná i výroba míchadel s lopatkami tvarovanými ohýbáním, která vyžaduje lisovací a ohýbací přípravky.

Nevýhodou míchadel se šikmo umístěnými rovnými lopatkami, popřípadě s lopatkami vytvořenými jako část válcové plochy s osou souměrnosti rovnoběžnou s podélnou osou lopatky je, že při zvýšených,požadavcích na přenos energie michadlem do kapaliny, zejména při zvýšených požadavcích na přenos energie michadlem do kapaliny, zejména při mícháni suspenzi s abrazivními účinky a při vysokých obvodových rychlostech, dochází k rychlému opotřebení lopatek, popřípadě ke vzniku vibrací a kavitací, které rovněž vyvolávají místní porušení tvaru lopatek a ztrátu jejich účinnosti.

Uvedené nevýhody jsou do značné míry potlačeny u rotačního axiálního míchadla podle čs. autorského osvědčení č. 249 840, u něhož jsou šikmo uložené radiální lopatky opatřeny na koncích tangenciálními lopatkami, jejiohž podélná osa svírá s vertikální rovinou úhel 5° až 85° a s podélnou osou radiálních lopatek úhel 30° až 150°. Předností takto uspořádaného míchadla je, že při relativně nízké frekvenci otáčení předává do kapaliny větší energii a není tudíž vystaveno riziku nadměrného opotřebení vlivem abraze. Míchadlo v tomto provedení není však, stejně jako ostatně i dříve popsaná míchadla, vhodné pro povrchovou úpravu, kupříkladu smaltováním, která je u mnoha případů průmyslových aplikací, zejména v malotonážních výrobách, nutná at již z hlediska ochrany proti korozivním účinkům zpracovávané kapalné soustavy anebo z hlediska vlivu jakosti materiálu míchadla na míchané prostředí. Posledně jmenované hledisko se zejména často uplatňuje v potravinářské výrobě, ve farmaceutickém průmyslu či v biotechnologii.

Dobré' předpoklady pro provedeni trvanlivé povrchové ochrany jsou naproti tomu vytvořeny u rotačního axiálního míchadla podle vynálezu, které je tvořeno nábojem a nejméně dvěma šikmo umístěnými radiálními lopatkami, pevně spojenými s nábojem a na vnějším konci opatřenými tangenciálními lopatkami, a jehq^ podstata spočívá v tom, že tangenciální lopatky tvoří nedílnou, jednostranně rozšířenou část radiálních lopatek, která leží v téže rovině jako radiální lopatky a jejíž osa svírá s podélnou osou radiálních lopatek úhel 60° až 120°, s výhodou však 90°. Sklon obou lopatek vůči vodorovné rovině činí přitom 15° až 75 . Úhel, který svírají tangenciální lopatky s podélnou osou radiálních lopatek, stejně jako úhel, který svírají obě lopatky s horizontální rovinou, se volí v závislosti na požadovaném průběhu proudění kapaliny v nádobě a na technologických požadavcích. Podobně se také v závislosti’ na technologických podmínkách a na požadovaném hydrodynamickém režimu volí šířka radiálních i tangenciálních lopatek, která činí obvykle 0,1 až 0,3 jmenovitého průměru míchadla, jakož i délka tangenciální lopatky, která se pohybuje v rozmezí 1,5 až 4násobku šířky radiální lopatky.

Podle požadavků na dynamiku míchání a podle technologických podmínek se volí rovněž orientace rozšířené tangenciální části radiálních lopatek. Při zvýšených požadavcích na homogenizační a čerpací účinky míchadla je výhodné uspořádání, při němž jsou tangenciální lopatky orientovány směrem nahoru. Při nízké hladině kapaliny a v případě potřeby míchání kapaliny během vypouštění z nádoby je naopak výhodnější uspořádání, při němž jsou tangenciální lopatky orientovány směrem dolů. Oba požadavky současně splňuje provedení, při němž se střídají tangenciální lopatky orientované směrem nahoru s tangenciálními lopatkami orientovanými směrem dolů. Požadavkům na snadnou realizaci povrchové ochrany míchadla je zejména přizpůsobeno uspořádání, při němž jsou všechny hrany jak radiálních, tak i tangenciálních lopatek zaobleny, přičemž poloměr zaoblení je vyšší než 8 mm.

Výsledný tvar míchadla v uspořádání podle vynálezu se zaoblenými hranami a zvětšenými plochami lopatek vyvolává při rotaci axiální proudění vhodné pro vznos partikulární fáze v kapalině a pro homogenizační míchání, přičemž zajištuje účinné a šetrné proudění v místech hran a konců lopatek. Zachovává přitom i přednosti míchadla v provedení podle čs. autorského osvědčení č. 249 840, spočívající v tom, že i při rotaci s frekvencí otáčení nižší než u dosud známých rychloběžných axiálních lopatkových míchadel předává do kapaliny vyšší energii a je tedy méně vystaveno abrazivním účinkům míchaného prostředí.

Předností rotačního axiálního míchadla v provedení podle vynálezu je kromě toho i nenáročná výroba. Míchadlo lze snadno vyrobit svařováním z plochého tyčového materiálu nebo z bezešvých ocelových plochooválných trubek, v kombinaci s plechem či plochým tyčovým materiá lem.

Příkladné provedení rotačního axiálního míchadla podle vynálezu je blíže znázorněno na připojeném výkrese, kde obr. 1 představuje v nárysu míchadlo se šesti radiálními lopatkami, jejichž tangenciální část je orientována směrem dolů, obr. 2 odpovídající půdorysný pohled na míchadlo podle obr. 1, obr. 3 obdobné míchadlo se šesti radiálními lopatkami, u nichž je rozšířená tangenciální část orientována směrem nahoru a obr. 4 půdorysný pohled na míchadlo podle obr. 3.

U všech znázorněných provedení je na náboji 2 míchadlo přivařeno šest skloněných radiálních lopatek 2/ na něž navazuje ve formě prodloužení stejný počet tangenciálních lopatek 2· Jak radiální lopatky 2 tak tangenciální lopatky 3 mají v průřezu tvar obdélníku se zaoblenými vrcholy. Šířka obou typů lopatek se voli' v rozmezí 0,1 až 0,3 jmenovitého průměru 4 míchadla. Jmenovitým (smluvním) průměrem 2 přitom rozumí délkový rozměr koncových bodů tangenciální části radiální lopatky 2 ^v ose souměrnosti radiální lopatky 2· Tento průměr je užíván pro značení průměru míchadla a vychází se z něho při výpočtu chemicko-jnženýrských dat. Skutečný průměr 2 míchadla odpovídá naproti tomu průměru kružnice opsané pří rotaci míchadla koncovými body tangenciálních lopatek 2·

Radiální lopatky 2 svírají ve znázorněném provedení s vodorovnou rovinou úhel 45°, zatímco úhel, který svírá podélná osa tangenciálních lopatek 2 ^s podélnou osou radiálních lopatek 2 činí 90°.

Závěrem je možno shrnout, že vzhledem ke svému účinku je rotační axiální míchadlo podle vynálezu obecně vhodné pro míchání nízkoviskozních kapalin a homogenizaci suspenzí, zejména pak pro šetrné míchání v biotechnologických a farmaceutických výrobách.

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Claims (6)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Rotační axiální míchadlo tvořené nábojem a nejméně dvěma šikmo umístěnými radiálními lopatkami pevně spojenými s nábojem a na vnějším konci opatřenými tangenciálními lopatkami, vyznačené tím, že tangenciální lopatky (3) tvoří nedílnou, jednostranně rozšířenou část radiálních lopatek (2), která leží v téže rovině jako radiální lopatky (2) a jejíž osa svírá s podélnou osou radiálních lopatek (2) úhel 60° až 120°, s výhodou však 90°, přičemž sklon obou lopatek (2, 3) vůči vodorovné rovině činí 15° až 75°.
2. 2. Rotační axiální míchadlo podle bodu 1, vyznačené tím, že šířka radiálních lopatek (2) i šířka tangenciálních lopatek (3) se volí v rozmezí 0,1 až 0,3 jmenovitého průměru (4) míchadla, přičemž délka tangenciální lopatky (3) odpovídá 1,5 až 4,0násobku šířky radiální lopatky (2).
3. 3. Rotační axiální míchadlo podle bodů 1 a 2, (3) jsou orientovány směrem nahoru.
4. 4. Rotační axiální míchadlo podle bodů 1 a 2, (3) jsou orientovány směrem dolů.

   vyznačené tím, že tangenciální lopatky vyznačené tím, že tangenciální lopatky
5. 5. Rotační axiální míchadlo podle bodů 1 a 2, vyznačené tím, že se střídají tangenciální lopatky (3) orientované směrem nahoru s tangenciálními lopatkami (3) orientovanými směrem dolů.
6. 6. Rotační axiální míchadlo podle bodů 1 až 5, vyznačené tím, že všechny hrany lopatek (2, 3) jsou zaobleny, přičemž poloměr zaobleni je vyšší než 8 mm.

   2 výkresy