CS260812B1

CS260812B1 - Equipment for homogenization of high-viscous or loose materials and their mixtures

Info

Publication number: CS260812B1
Application number: CS867757A
Authority: CS
Inventors: Milan Kudrna; Jiri Kaska; Jiri Klejch; Frantisek Lesek; Milan Sima
Original assignee: Milan Kudrna; Jiri Kaska; Jiri Klejch; Frantisek Lesek; Milan Sima
Priority date: 1986-10-27
Filing date: 1986-10-27
Publication date: 1989-01-12
Also published as: CS775786A1

Abstract

Zařízení řeqí problém dokonalého míchání -vysokoviskožních nebo sypkých hmot a jejich směsí nízkoobrátkovými míchadly. Jeho podstatou je homogenizacní zařízení, sestávající z horizontálního disku s upínaěem manipulační nádoby, otočného spodním převodovým kolem upevněným spolu s horním převodovým kolem a hnacím kolem na svislé převodové hřídeli. Hnací kolo je spojeno případně přes převodové ústrojí s pohonnou jednotkou. Převodová hřídel je otočně uložena ve stojanu, na němž je pomocí kyvného uložení zavěšeno rameno, nesoucí ložisko vertikální míchací hřídele. Míchací hřídel je na horním konci opatřena rukojetí, pod níž má navlečený stavěči kroužek se stavěcím šroubem, na spodním konci spojkou pro upevnění míchadla a ve střední části zajištovacím kolíkem a pomocí klínu je posuvně uchycena v ložiskovém pouzdru, které je pevně spojeno s unášecím kolem napojeným na horní převodové kolo převodové hřídele.The device solves the problem of perfect mixing high-viscosity or bulk materials and mixtures thereof with low-speed stirrers. Its essence is a homogenization device, consisting of a horizontal disc with a clamp handling container, rotating bottom a gear wheel mounted together with the upper gear and the drive wheel on vertical gear shaft. The drive wheel is possibly connected via a transmission with powerplant. The transmission shaft is rotatably mounted in a stand on which it is assisted swinging arm suspended arm carrying bearing vertical mixing shaft. The mixing shaft is provided at the top end the handle under which the adjuster is threaded ring with set screw, on bottom end with a stirrer fastening coupling and a middle part with locking pin and help the wedge is slidably mounted in the bearing a case that is firmly attached to the carrier around attached to top gear gear shaft.

Description

Vynález se týká zařízení pro homogenizaci vysokoviskózních kapalin, past a prášků nebo jejich směsí při normální nebo zvýšené teplotě.The invention relates to an apparatus for homogenizing high-viscosity liquids, pastes and powders or mixtures thereof at normal or elevated temperature.

Homogenizace vysokoviskózních newtonských i nenewtonských kapalin, past a prášků nebo jejich směsí představuje závažnou problematiku, a to zejména tehdy, jde-li o homogenizaci materiálů pryskyřičného lepkavého charakteru nebo o homogenizaci materiálů, které není možné ohřívat na vyšší teplotu za účelem snížení jejich viskozity, poněvadž by při zvýšené teplotě probíhaly již v nádobě s materiálem nežádoucí reakce. Podmínky pro homogenizaci jsou zvlášt obtížné tehdy, má-li se homogenizace provádět přímo v transportních nádobách nebo v nádobách, z nichž se má produkt periodicky vyprazdňovat, jako je tomu např. při přípravě podlahovin, těsnících tmelů, kompozic na bázi nenasycených a polyesterů apod. Standardní zařízení pro tyto účly jsou dvojího druhu, a to vysokoobrátková a nízkoobrátková. Vysokoobrátková homogenizační zařízení, tzv. dissolvery, jsou jednak samostatná míchadla uchycená v masivních stojanech a jednak jako soustavy míchadlo-zásobníknateriálu. Vysokoobrátkový charakter míchání přináší však určité problémy:Homogenization of high viscosity Newtonian and non-Newtonian liquids, pastes and powders, or mixtures thereof, is a serious problem, especially when homogenizing resinous sticky materials or homogenizing materials that cannot be heated to a higher temperature to reduce their viscosity because at elevated temperature undesirable reactions would already occur in the material container. Homogenization conditions are particularly difficult if the homogenization is to be carried out directly in the transport containers or containers from which the product is to be emptied periodically, such as in the preparation of flooring, sealants, unsaturated and polyester based compositions and the like. The standard devices for these purposes are of two types, high-turn and low-turn. High-speed homogenizers, so-called dissolvers, are both separate agitators mounted in solid stands and partly as agitator-material storage systems. However, the high turnover nature of mixing presents some problems:

260 812 do míchaného produktu se zašlehává vzduch, při přidávání nízkoviskózních kapalných složek dochází k jejich rozstřiku, při přidávání práškových materiálů k jejich rozprášení do okolí, osa míchadla působí jako ventilátor, který zvyšuje únik těkavých podílů do okolí. Silový moment působící na míchaný materiál, resp. na nádobu s materiálem je enormní a je třeba mimořádně pevného uchycení nádoby s míchaným materiálem, aby nedošlo k její rotaci souhlasně s obrátkami míchadla. Tyto faktory vedou k tomu, že používání vysokoobrátkových míchadel k homogenizaci materiálů v transportních nádobách menších než např. 50 1 je velmi omezené. Nízkoobrátková homogenizační zařízení běžného typu, tj. se šnekem a vodicím středovým válcem nebo s pásem vinutým do šroubovice jakožto rotačními elementy, jsou ve většině provedení se středově usazeným míchadlem, kde je často třeba doplňkově pomocí škrabáků odsunovat materiál od stěn do vlastního proudu vysokoviskózní kapaliny. Toto je vážným nedostatkem při míchání pseudoplastických, tixotropních a podobných materiálů, účinnost těchto zařízení při homogenizaci práškových materiálů není výrazná, takže v koutech nádoby zůstávají často nepromíchané partie násady. Také jejich čištění pomocí nízkoviskózních rozpouštědel je málo účinné a musí být ještě doplňováno manuálně Uastní obsluhou.260 812 air is whipped into the agitated product, when low-viscous liquid components are added, they are sprayed, when powdered materials are added to spray them into the environment, the agitator axis acts as a fan, which increases the leakage of volatiles into the environment. The torque acting on the material to be mixed, respectively. The material container is enormous and an extremely rigid attachment of the mixed material container is required to prevent it from rotating in accordance with the agitator speed. These factors make the use of high-shear agitators for homogenizing materials in transport containers smaller than, for example, 50 L, very limited. Low-turn homogenizers of the conventional type, i.e. with a screw and a guide roller or with a helical coil as rotating elements, are in most embodiments with a centrally mounted stirrer, where it is often necessary to move the material from the walls to the actual high-viscous liquid stream. This is a serious drawback in the mixing of pseudoplastic, thixotropic and similar materials, the efficiency of these devices in homogenizing powdered materials is not significant, so that often unmixed portions of the stick remain in the corners of the container. Also their cleaning with low-viscosity solvents is not very effective and has to be supplemented manually by the operator.

Uvedené nedostatky ve značné míře odstraňuje předlože ný vynález, jehož předmětem je zařízení pro homogenizaci vysokoviskóžních nebo sypkých hmot a jejich směsí. Podstata tohoto vynálezu spočívá v tom, že uvedené zařízení sestává z horizontálního disku s upínačem manipulační nádoby, otočného spodním převodovým kolem upevněným spolu s horním převodovým kolem a hnacím kolem na svislé převodové hřídeli. Hnací kolo je spojeno případně přes převodové ústrojí s pohonnou jednotkou. Převodová hřídel je otočně uloženaThe present invention, to a large extent, a device for homogenizing high viscosity or bulk materials and mixtures thereof, removes these drawbacks to a large extent. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is characterized in that said device comprises a horizontal disk with a container receptacle clamp, a rotatable lower gear wheel mounted together with an upper gear wheel and a drive wheel on a vertical gear shaft. If necessary, the drive wheel is connected to the drive unit via the transmission. The transmission shaft is rotatably mounted

260 812 ve stojanu, na němž je pomocí kyvného uložení zavěšeno rameno, nesoucí ložisko vertikální míchací hřídele. Míchací hřídel je na horním konci opatřena rukojetí, pod níž má navlečený stavěči kroužek se stavěcím šroubem, na spodním konci spojkou pro upevnění míchadla a ve střední části zajištovacím kolíkem. Pomocí klínu je posuvně uchycena v ložiskovém pouzdru, které je pevně spojeno, s unášecím kolem napojeným na horní převodové kolo převodové hřídele. Míchadlo je v manipulační nádobě umístěno excentricky, nejlépe v tečné poloze ke stěně nádoby a jeho průměr je 0,45 až 0,8 násobkem vnitřního průměru manipulační nádoby.260 812 in a stand on which an arm supporting a bearing of a vertical agitator shaft is suspended by a pivot bearing. The mixing shaft is provided with a handle at its upper end, under which it has a set ring with a set screw, at its lower end a coupling for fastening the stirrer and in the middle part a locking pin. By means of a wedge it is slidably mounted in a bearing bush, which is firmly connected, with a driving wheel connected to the upper gear wheel of the gear shaft. The stirrer is placed eccentrically in the handling vessel, preferably in a tangent position to the vessel wall, and its diameter is 0.45 to 0.8 times the internal diameter of the handling vessel.

Přednosti zařízení podle předloženého vynálezu spočívají především v přizpůsobivosti jeho konstrukce podmínkám míchání přímo v transportních nádobách. Velikosti nádoby se přizpůsobí jak upínací zařízení na rotačním disku, tak i průměr a výška míchacího elementu, a to velmi pohotově. Jediným hnacím agregátem je zajištována jednak rotace vlastní transportní nebo manipulační nádoby s materiálem, který má být homogenizován, a jednak rotace míchadla, které shora vstupuje do materiálu, přičemž rotací transportní nebo manipulační nádoby dochází k postupné planetární homogenizaci promíchávaného materiálu v celém jeho objemu. Homogenizace např. nátěrových hmot při velmi hutné vrstvě pigmentů na dně je velmi pracná, dochází často k vylití obsahu nízkoviskózní fáze. Zařízením podle vynálezu se docílí rychlé homogenizace a také mechanické čištění zařízení doplňkovým rozpouštědlem je i za chodu zařízení bezpečné, poněvadž otáčky míchadla jsou relativně nízké. Zásadní výhody přináší používání zařízení podle předloženého vynálezu,zejména při přípravě velmi viskózních dvousložkových kompozic na bázi syntetických pryskyřic a pigmentů či plniv, kdy dochází v krátké době, v rozmezí 5 až 30 minut k reakci výchozích složek na finální tuhý, pevný či granulovitý produkt, který se zpracovává přímo na místě spotřeby. V těchto případechThe advantages of the device according to the present invention lie primarily in the adaptability of its construction to the mixing conditions directly in the transport containers. Both the clamping device on the rotary disk and the diameter and height of the mixing element are adapted to the vessel size very readily. The only drive unit is the rotation of the actual transport or handling container with the material to be homogenized and the agitator which enters the material from above, and the rotation of the transport or handling container causes gradual planetary homogenization of the agitated material throughout its volume. Homogenization of eg paints with a very dense layer of pigments at the bottom is very laborious; often the content of low-viscous phase is spilled. The device according to the invention achieves rapid homogenization and also mechanical cleaning of the device with additional solvent is safe even when the device is running, since the speed of the stirrer is relatively low. The use of the device according to the invention is particularly advantageous, in particular in the preparation of very viscous two-component compositions based on synthetic resins and pigments or fillers, in which the starting components are reacted to a final solid, solid or granular product within a short time. which is processed directly at the point of consumption. In these cases

260 812 není možná velkoobjemová příprava těchto kompozic. Zařízení podle vynálezu umožňuje uspokojit širokou řadu požadavků, vyskytujících se při přípravě těchto kompozic, tj. jak současnou, tak postupnou homogenizaci složek ve velmi širokém hmotnostním či objemovém poměru, homogenizaci viskózní ch pryskyřic s práškovými aditivy, kapalnými změkčovadly atd. Umožňuje i rychlou homogenizaci samotných práškových materiálů, což se nedá realizovat na vysokoobrátkových homogenizérech dissolverového typu.260 812, large-scale preparation of these compositions is not possible. The device according to the invention makes it possible to satisfy a wide range of requirements encountered in the preparation of these compositions, ie both simultaneous and gradual homogenization of the components in a very wide weight or volume ratio, homogenization of viscous resins with powder additives, liquid plasticizers etc. powder materials, which cannot be realized on high-turn dissolver-type homogenizers.

Z různých typů použitelných míchadel se zde nejlépe osvědčují míchadla pásová s průměrem pásu odpovídajícím 0,5 až 0,8 násobku vnitřního průměru manipulační nádoby. Šroubovice je uspořádána bud jednosměrně tak, aby docházelo ke zdvihání těžších komponěnt ode dna, nebo kombinovaně, kdy šroubovice má ve spodní a vrchní části míchadla protiběžné stoupání a působí při otáčení míchadla tak, že spodní část zdvihá materiál ode dna a vrchní část má naopak tlačný účinek směrem dolů. Obě části šroubovice se mohou ve střední části míchadlá částečně výškově překrývat. Pokud se použije šroubovice kombinovaná, je výhodnější, aby její vrchní, tj. tlačná část byla kratší, nebot pak výsledná síla působící na míchadlo ve vertikálním směru směřuje ke dnu manipulační nádoby a míchání je mnohem účinnější.Of the various types of mixers that can be used, belt mixers with a strip diameter corresponding to 0.5 to 0.8 times the inner diameter of the handling vessel are the best. The helix is arranged either unidirectionally to lift the heavier components from the bottom, or in combination, where the helix has a counter-slope at the bottom and top of the agitator and acts as the agitator rotates so that the bottom lifts the material from the bottom and downward effect. Both parts of the helix may partially overlap in the middle part of the stirrer. If a combined helix is used, it is preferable that its top, i.e., the pushing part, is shorter, since the resulting force acting on the stirrer in the vertical direction is directed to the bottom of the handling vessel and mixing is more efficient.

Zařízení podle předloženého vynálezu se uplatní přirozeně nejen v průmyslu plastických hmot a nátěrových hmot, ale i při výrobě farmaceutických peparátů, produktů potravinářské technologie, v průmyslu stavebních hmot atd.The devices according to the invention are naturally used not only in the plastics and coating industry, but also in the manufacture of pharmaceutical peppers, food technology products, in the building materials industry, etc.

Jedno z možných konkrétních provedení předmětu vynálezu je znázorněno na přiloženém výkresu. Toto zařízení sestává z horizontálního disku 2,, který je na vrchní straně opatřen upínačem 22 pro připevnění manipulační nádoby 23 a na spodu čepem 21 . umožňujícím otáčení disku £ kolem svislé osy. Disk 2 je otočný pomocí spodního převodového kola 14One possible embodiment of the invention is shown in the accompanying drawing. This device consists of a horizontal disk 2, which is provided on the upper side with a clamp 22 for attaching the handling container 23 and on the bottom with a pin 21. allowing rotation of the disc 6 about a vertical axis. The disc 2 is rotatable by the lower gear wheel 14

260 812 upevněného na svislé převodové hřídeli 1 2. na níž je nasazeno ještě hnací kolo 1 3 a na horním konci horní převodové kolo 1 5. Hnací kolo u je spojeno s pohonnou jednotkou 4» případně přes převodové ústrojí 41 . Převodová hřídel 12 je otočně uložena ve stojanu 1_, který nese horizontálně výkyvné rameno li, zavěšené na stojanu 1_ pomocí kyvného uložení 1 6. Rameno 1 1 nese ložiško 36 vertikální míchací hřídele J,, která má na horním konci rukojet 33. pod níž je na míchací hřídeli 2 navlečený stavěči kroužek 39 se stavěcím šroubem 391, dále na spodním konci spojku 32 pro upevnění míchadla 31 a ve střední části zajištovací kolík 38 a pomocí klínu 35 je posouvatelně uchycena v ložiskovém pouzdru ,34. Toto pouzdro je pevně spojeno svnášecím kolem 37 napojeným na horní převodové kolo 15 převodové hřídele 1 2.260 812 mounted on the vertical gear shaft 12, on which the drive wheel 13 and the upper end of the upper gear wheel 15 are also mounted. The drive wheel 11 is connected to the drive unit 4, optionally via the transmission device 41. The transmission shaft 12 is rotatably mounted in a stand 7 which carries a horizontally pivoting arm 11 suspended on the stand 7 by a pivot bearing 16. The arm 11 carries a bearing 36 of a vertical mixing shaft 11 having a handle 33 at its upper end below which an adjusting ring 39 with an adjusting screw 391 threaded on the stirring shaft 2, furthermore a coupling 32 for fastening the stirrer 31 at the lower end and a locking pin 38 in the middle part and is movably mounted in the bearing bush 34 by means of a wedge. This housing is rigidly connected by a clamping wheel 37 connected to the upper gear wheel 15 of the gear shaft 12.

Pokud je zařízení v klidu, bývá obvykle míchací hřídel 2 vysunuta a zajištěna v horní poloze, při které otvor se zajištovacím kolíkem 38 se nalézá nad unášecím kolem 37. Před uvedením zařízení do chodu se nejprve vloží manipulační nádoba 22 se složkami určenými k homogenizaci na disk 2 upevní se upínačem 22. Potom se míchací hřídel J s míchadlem 31 uvolní vyjmutím zajištovacího kolíku 38 z otvoru v' hřídeli J a za použití rukojeti 33 se spustí do pracovní po lohy, v níž se zajistí fixací stavěcího kroužku 39 na hříde li stavěcím šroubem 391 při jeho dosednutí na unášecí kolo 37. Spuštěním pohonné jednotky £ se zařízení uvede do chodu. Prostřednictvím převodového ústrojí 41 . hnacího kola 12 převodové hřídele 12 a spodního převodového kola 1 4 se uvede do otáčivého pohybu disk 2 s upevněnou manipulační nádobou 23. Otáčení převodové hřídele 12 se převádí prostřednictvím horního převodového kola 15 převodem v souhlasném smyslu na unášecí kolo 37. které je pevně spojeno s ložiskovým pouzdrem 34. jímž se pomocí klínu 35 přenáší otáčivý pohyb na míchací hřídel 2· Jak vyplývá z popisu funkceWhen the device is at rest, the stirring shaft 2 is usually extended and locked in the up position, with the hole with the locking pin 38 being located above the carrier wheel 37. Prior to actuation of the device, the handling container 22 with the components to be homogenized 2 is fastened by the clamp 22. Then the stirring shaft J with the stirrer 31 is released by removing the locking pin 38 from the hole in the shaft J and lowered using the handle 33 into the working position in which it is secured by adjusting the adjusting ring 39 to the shaft. 391 when it is brought into contact with the drive wheel 37. By lowering the drive unit 6, the device is started. Via the transmission device 41. the drive wheel 12 of the transmission shaft 12 and the lower transmission wheel 14 are rotated by a disk 2 with a fixed container 23. The rotation of the transmission shaft 12 is transmitted via the upper gear wheel 15 in a corresponding manner to a drive wheel 37 which is fixedly connected to bearing sleeve 34, by means of which a rotary movement is transmitted to the stirring shaft 2 by means of a wedge 35.

260 812 zařízení, otáčení disku 2 a tedy i manipulační nádoby 23 a otáčení míchací hřídele J má navzájem opačný smysl. Po ukončení homogenizace se pohonná jednotka £ zastaví, mícha cí hřídel J se za použití rukojeti. 33 vysune do horní polohy, kde se zajistí vsunutím zajištovacího kolíku 38 do otvoru hřídele nad unášecím kolem JI· Pro usnadnění manipu láce jak s manipulační nádobou 23. tak s míchadlem 31 je možné míchací hřídel J odklonit v důsledku kyvného uložení 1 6 ramene 11 na stojanu £ z pracovní polohy nad diskem 2.260 812 of the device, the rotation of the disc 2 and hence the handling container 23 and the rotation of the stirring shaft J have the opposite meaning. After the homogenization is complete, the drive unit 6 is stopped, the stirring shaft J is operated by means of a handle. 33 to the upper position where it is secured by inserting the locking pin 38 into the shaft bore above the carrier wheel J1. To facilitate handling of both the container vessel 23 and the stirrer 31, the agitator shaft J can be deflected a stand 6 from a working position above the disc 2.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

260 812

Apparatus for homogenizing high viscous or bulk materials and mixtures thereof, characterized in that it consists of a horizontal disk (2) with a clamp (22) of a handling container (23) rotatable by means of a lower gear wheel (14) mounted together with an upper gear wheel (15) and a drive wheel (13), optionally connected via a transmission (41), to a drive unit (4) on a vertical transmission shaft (12) rotatably mounted in a stand (1) on which it is supported by a pivot bearing (16) a horizontally pivotable arm (11), not a bearing (36) of the vertical mixing shaft (3), is provided with a handle (33) at its upper end, under which it has an adjusting ring (39) with an adjusting screw (391). end by a coupling (32) for fastening the stirrer (31) and in the middle part with a locking pin (38) and is slidably mounted by means of a wedge (35) in a bearing bush (34) firmly connected to the driving wheel (37). and connected to the upper gear wheel (15) of the gear shaft (12).

Device according to claim 1, characterized in that the stirrer (31) is positioned eccentrically in the handling vessel (23), preferably in a tangent position to the vessel wall.

3. Apparatus according to claims 1 and 2, characterized in that the diameter of the stirrer (31) is 0.45 to 0.8 times the internal diameter of the handling vessel (23).