CZ299856B6

CZ299856B6 - Ctyrkrídlý rotor pro použití ve vnitrním dávkovacím mísicím stroji pro intenzivní mísení

Info

Publication number: CZ299856B6
Application number: CZ20031324A
Authority: CZ
Inventors: Valsamis@Lefteris; Borzenski@Frank; Wagner@Robert; Rapetski@Walter; Baurmeister@Hans
Original assignee: Farrel Corporation
Priority date: 2001-05-04
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2008-12-10
Also published as: BR0206152B1; US6494607B2; DE60220396D1; EP1383593B1; RU2003113960A; CZ20031324A3; TWI227682B; MXPA03006348A; CN1231289C; PL200416B1; CA2428700C; WO2002089964A1; JP4195614B2; AU2002245544B2; US20020163852A1; KR20040012693A; ES2284842T3; PL362303A1; BR0206152A; DE60220396T2

Abstract

Ctyrkrídlé rotory (21, 22) jsou urceny pro použití ve vnitrním mísicím stroji (20) vsádkového typu.Rotor má dve dlouhá krídla (61, 62) a tato dlouhákrídla mají rozdílné nábehové úhly a úhly šroubovice, dále má dve krátká krídla (63, 64) a tato krátká krídla mají také rozdílné nábehové úhly a úhlyšroubovice. Ctyrkrídlé rotory (21, 22) se nacházejí v plášti vnitrního mísicího stroje, ve kterém jsou orientovány tak, že první dlouhé krídlo (61) rotoru (21, 22) zacíná na hnaném konci rotoru na úhlové poloze 0.degree. vzhledem k ose rotoru a druhé dlouhé krídlo (62) rotoru (21, 22) zacíná u druhého konce rotoru na úhlové poloze 220 až 240.degree. vzhledem k ose rotoru.

Description

Oblast vynálezu

Vynález se týká čtyřkřídlého rotoru pro použití ve vnitřním dávkovacím mísícím stroji pro intenzivní míšení, přičemž rotor má osu a osovou délku od prvního konce rotoru k protilehlému druhému konci rotoru a má několik křídel obecně šroubovicovitého uspořádání včetně prvního dlouhého křídla, druhého dlouhého křídla, prvního krátkého křídla a druhého krátkého křídla. Vyná10 lez se rovněž týká vnitřního dávkovacího mísícího stroje.

Dosavadní stav techniky

Vynález se týká vnitřních mísících strojů dávkovacího typu pro intenzivní míšení, s mísící komorou, tvarovanou k přijetí dvou protiběžných, do sebe navzájem nezapadajících křídlových rotorů. Vsázka složek, která má být smísena do homogenní hmoty, je podávána dolů do mísící komory vertikálním násypným žlabem a je stlačována dolů pod tlakem pěchovadla, umístěného v násypném žlabu. Pěchovadlo je poháněno hydraulicky anebo pneumaticky. Spodní strana pěchovadla, když postupuje dolů do své pracovní polohy v průběhu míšení vsázky, tvoří horní část mísící komory. Vyrobená homogenní směs je odstraňována z mísící komory výpustným otvorem ve dně komory a dvířka, spojená s tímto otvorem, jsou potom uzavřena a vše je připraveno na další vsázku složek, které mají být založeny násypným žlabem.

Některé vnitřní mísící stroje dávkovacího typu jsou konstruovány s rotory do sebe navzájem nezapadajícími, jiné mají rotory do sebe navzájem zapadající. Rotory do sebe navzájem zapadající musejí být poháněny vždy stejnou otáčivou rychlostí v synchronizované vzájemné vazbě; do sebe navzájem nezapadající rotory mohou být poháněny stejnou rychlostí otáčení anebo různými rychlostmi otáčení pro dosažení různých mísících a hnětačích účinků. Předkládaný vynález se týká do sebe navzájem nezapadajícího typu. Křídla rotorů mají obecně šroubovicovité uspořádání a vytvářejí míšení a homogenizaci vysoké intenzity pomocí kooperativní interakce jejich silových dynamických účinků, jak bude popsáno později. Pro další informace o takovýchto vnitřních mísících strojích dávkovacího typu s rotory do sebe navzájem nezapadajícími je možné odkázat na patent US 1 200 070 a US 3 610 585, postoupené předchůdcům současného přihlašovatele, a na nedávný patent US 4 744 668 a US 4 834 543, a popisy těchto patentů jsou zde zahrnuty odkazem jako vysvětlující informace.

Velká většina vnitřních mísících strojů dávkovacího typu v komerčním využití v současné době ve Spojených Státech má do sebe navzájem nezapadající rotory, které jsou provozovány nesyn40 chronně, tj. s rotory poháněnými různými rychlostmi otáčení, což jest pracovní režim často nazývaný „poměr tření“ (friction ratio). Například, typický nesynchronní chod způsobuje, že jeden rotor udělá 9 otáček oproti 8 otáčkám rotoru druhého, tj. „poměr tření“ je 9 ku 8 anebo 1,125 ku 1.

V patentu US 4 744 668, vydaném 17. května 1988, jsou popsány nové čtyřkřídlé rotory a tříkřídlé rotory se zvýšenou výkonností, přizpůsobené k použití ať už u v současnosti početnějších nesynchronních mísících strojích dávkovacího typu anebo v synchronních mísících strojích dávkovacího typu.

Patent US 4 834 543 popisuje čtyřkřídlé, do sebe navzájem nezapadající rotory, které jsou poháněny synchronní rychlostí při konstantním fázovém úhlu 180°, přičemž každý ze dvou rotorů použitých v mísícím stroji dávkovacího typu má dvě dlouhá křídla a dvě krátká křídla na každém ze dvou rotorů.

-1CZ 299856 B6

V obou patentech US 4 744 668 a US 4 834 543 je zjištěno, že optima výhodných výsledků je dosahováno synchronním pohonem uvedených rotorů, když jsou orientovány ve výhodné vzájemné poloze fázového úhlu. Patent specifikuje, že výhodný vzájemný fázový úhel je přibližně 180°.

Čtyřkřídlé, do sebe navzájem nezapadající (tangenciální) rotory, až dosud navrhované pro použití se synchronními rotačními vnitřními mísícími stroji dávkovacího typu, jsou oba typu, který primárně podporuje mikrodisperzní - intenzivní míšení díky intenzivním smykovým silám, vyvozovaným rotory v mísící komoře. U disperzního míšení tyto generované vysoké síly rychle rožnilo sují aglomeráty ve vsázce materiálů, které mají být míšeny. Do sebe navzájem nezapadající rotory mají rovněž schopnost poskytovat faktory veliké náplně a krátké plnicí a výtlačné doby ve spojení s vynikajícími charakteristikami disperzního míšení. Takovéto do sebe navzájem nezapadající rotory však v zásadě neposkytují stejně dobré distributivní (extenzivní) míšení materiálů, které mají být míšeny. Používání takovýchto do sebe navzájem nezapadajících rotorů může být také charakterizováno nežádoucím nárůstem teploty v materiálu, který má být míšen.

Na druhé straně mísící stroje, používající až dosud do sebe navzájem zapadající rotory, mají lepší charakteristiky přestupu tepla a lepší kontrolu teploty nad míšenou vsázkou. Rovněž, na rozdíl od mísících strojů s do sebe navzájem nezapadajícími rotory, vyvíjejí stroje s do sebe navzájem zapadajícími rotory vysoké protahovací deformace v mezeře mezi dvěma rotory a produkují dobré rozdělování proudu a tudíž dobré distributivní míšení. Naopak, v mísícím stroji s do sebe navzájem nezapadajícími rotory jev této oblasti vyprodukováno pouze mírné rozdělení toku a tudíž neprodukuje podstatně ekvivalentní distributivní míšení. Existuje tedy potřeba rotorů pro použití v mísících strojích dávkovacího typu, které produkují současně jak dobré disperzní, tak distributivní míšení při zpracovávání materiálu vsádky, které mají být míšeny, a těmi dosáhnout výhod jak u do sebe navzájem zapadajících rotorů, tak u rotorů do sebe nezapadajících.

Podstata vynálezu

Podstata vynálezu spočívá v tom, že první dlouhé křídlo na rotoru začíná u prvního konce rotoru na úhlové poloze 0° vzhledem k ose rotoru, přičemž má okraj křídla orientován k ose rotoru pod úhlem stoupání šroubovice mezi 45 a 60° a má osovou délku mezi 60 a 80 % osové délky rotoru a úhel náběhu v rozsahu od 25 do 60°; druhé dlouhé křídlo na rotoru začíná u druhého konce rotoru na úhlové poloze 220 až 240° vzhledem k ose rotoru, přičemž má okraj křídla orientován k ose rotoru pod úhlem stoupání šroubovice mezi 20 a 40° a má osovou délku mezi 60 a 80 % osové délky rotoru a úhel náběhu v rozsahu od 15 do 25°, s podmínkou, že úhel náběhu prvního dlouhého křídla je větší než úhel náběhu druhého dlouhého křídla alespoň o 5°; okraje křídla každého prvního dlouhého křídla a druhého dlouhého křídla mají takovou šířku, měřeno v kolmi40 ci k úhlu stoupání šroubovice křídla, že okraj prvního dlouhého křídla je širší alespoň o 50 % než je šířka okraje druhého dlouhého křídla; první krátké křídlo na rotoru začíná u prvního konce rotoru na úhlové poloze v rozsahu od 170 do 190° vzhledem k ose rotoru, přičemž má okraj křídla orientován k ose rotoru pod úhlem stoupání šroubovice v rozsahu mezi 25 a 60° a má osovou délku mezi 10 a 30 % osové délky rotoru; druhé krátké křídlo na rotoru začíná u druhého konce rotoru na úhlové poloze v rozsahu od 350 do 20° vzhledem k ose rotoru, přičemž má okraj křídla orientován k ose rotoru pod úhlem stoupání šroubovice mezi 251 a 60° a má osovou délku mezí 10 a 30 % osové délky rotoru; a každé z křídel, tj. první a druhé dlouhé křídlo a první a druhé krátké křídlo, má svůj okraj křídla radiálně vzdálen od osy rotoru v podstatě stejně.

Podstata vnitřního dávkovacího mísícího stroje spočívá tom, že zahrnuje plášť, vymezující mísící komoru s příslušnými dutinami opatřenými prvním kudlatým rotorem a druhým křídlatým rotorem, které jsou uspořádány na paralelních osách ve zmíněných dutinách, jsou protiběžné a do sebe vzájemně nezabírají, přičemž tyto dutiny jsou propojeny v centrální části mísící komory, situované obecně mezi zmíněnými rotory a tak poskytující prostor pro interakci mezi oběma roto55 ry, kde každý rotor má hnaný konec a protilehlý chladicí konec, přičemž hnané konce rotorů při léhají v dutinách jeden k druhému, přičemž každý z obou rotorů zahrnuje rotor podle kteréhokoliv z nároků 1 až 16, a přičemž rotory jsou orientovány v příslušných dutinách tak, že první dlouhé křídlo prvního rotoru začíná u hnaného konce prvního rotoru a první dlouhé křídlo druhého rotoru začíná u chladicího konce druhého rotoru.

Vynález poskytuje návrh nového čtyřkřídlého rotoru, u kterého každé křídlo rotoru vykonává specifickou funkci, a použití těchto rotorů jako synchronně hnaných rotorů v mísících strojích k produkování jak dobrého disperzního, tak dobrého distributivního míšení míšené vsázky a k dobrému řízení teploty procesu, a tudíž k poskytnutí lepšího využití mísící komory mísícího io stroje a k lepšímu účinnost jak po stránce tepelné, tak po stránce složení homogennějšího míšeného produktu. U rotorů podle vynálezu určitá křídla podporují primárně disperzní míšení a určitá křídla podporují primárně distributivní míšení ve vsázce. Obecně tedy čtyřkřídlé rotory podle vynálezu poskytují zdokonalené disperzní a distributivní míšení materiálů v mísícím stroji vsázkového typu.

Dalším znakem vynálezu je, že použití těchto nových rotorů v mísících strojích podporuje určité typy toku v prostoru interakce mezi dvěma rotory mísícího stroje a produkuje účinnější výměnu materiálu mezi komorou jednoho rotoru a komorou druhého rotoru mísícího stroje. Této funkce je částečně dosahováno rotorem s křídly o takové podstatně šroubovicovité délce, že křídlo rotoru se nachází v prostoru interakce mezi dvěma rotory téměř vždy. To umožňuje velkou flexibilitu v ovlivňování typu toku v prostoru interakce mezi dvěma rotory.

Jiným znakem vynálezu je v zásadě eliminovat jakoukoli oblast možného váznutí materiálu uvnitř mísící komory za pomoci návrhu křídla podle vynálezu a správného uspořádání rotorů v mísícím stroji. Ještě dalším znakem vynálezu je schopnost měnit intenzity míšení v průběhu mísícího cyklu díky geometrii nově okřídlených rotorů vynálezu, společně s použitými rychlostmi rotoru.

Čtyřkřídlý rotor podle vynálezu pro nezapadající synchronizované otáčení s identickým čtyřkříd30 lým nezapadajícím rotorem ve vnitřním mísícím stroji vsázkového typu pro intenzivní míšení se synchronizovanými hnacími prostředky, který zahrnuje rotor s osou a axiální délkou od prvního konce rotoru k protilehlému druhému konci rotoru a který má křídla obecně šroubovicovitého uspořádání včetně prvního a druhého dlouhého křídla a prvního a druhého krátkého křídla. První dlouhé křídlo začíná u prvního konce rotoru na přibližné úhlové poloze 0° vzhledem k ose rotoru a má okraj křídla, tj, plošku na vrcholu křídla, orientován k ose rotoru pod úhlem stoupání šroubovice přibližně mezi 45 a 60° a má osovou délku přibližně mezi 60 do přibližně 80 % osové délky rotoru. První dlouhé křídlo má úhel náběhu v rozsahu od přibližně 25 do 60°. Druhé dlouhé křídlo na rotoru začíná u druhého konce rotoru na přibližné úhlové poloze 220 do přibližně 240° vzhledem k ose rotoru a má okraj křídla orientován k ose rotoru pod úhlem stoupání šroubovice přibližně mezi 20 a 40° a má osovou délku přibližně mezi 60 do přibližně 80 % osové délky rotoru, Druhé dlouhé křídlo má úhel náběhu v rozsahu od přibližně 15 do 25°. Okraje křídla každého z prvního a druhého dlouhých křídel mají takovou šířku, měřeno v normále, tj. v kolmici k úhlu stoupání šroubovice křídla, že okraj prvního dlouhého křídla je širší alespoň o 50 a až do přibližně 100 %, než je šířka okraje druhého dlouhého křídla. První krátké křídlo na rotoru začíná u prvního konce rotoru na úhlové poloze v rozsahu přibližně od 170 do 190° vzhledem k ose rotoru, přičemž má okraj křídla orientován k ose rotoru pod úhlem stoupání šroubovice přibližně mezi 25 do 60° a výhodně totožný s úhlem stoupání šroubovice okraje prvního dlouhého křídla rotoru a má osovou délku přibližně mezi 10 a 30 % osové délky rotoru. Druhé krátké křídlo na rotoru začíná u druhého konce rotoru na úhlové poloze v rozsahu přibližně od 350 do 20° vzhle50 dem k ose rotoru, má okraj křídla orientován k rotoru pod úhlem stoupání šroubovice v rozsahu přibližně mezi 25 do 60°, a výhodně v podstatě totožný s úhlem stoupání šroubovice okraje druhého dlouhého křídla rotoru a má osovou délku přibližně mezi 10 a 30% osové délky rotoru.

‘ Každé z prvního a druhého dlouhého křídla a prvního a druhého krátkého křídla mají svůj okraj křídla osově vzdálen od osy rotoru v podstatě stejně.

- 3CZ 299856 B6

Když jsou dva z těchto rotorů osazeny do synchronně pracujícího mísícího stroje, jsou rotory v mísící komoře orientovány tak, že čelní hrana šroubovicovitého okraje křídla prvního dlouhého křídla prvního rotoru je situována u těsnicí objímky prvního rotoru, který je na protilehlém konci mísící komory od těsnicí objímky druhého rotoru, kde je situována čelní hrana šroubovicovitého okraje křídla prvního dlouhého křídla druhého rotoru. Navíc, dva rotory jsou v mísící komoře umístěny tak, že během jejich protisměrného otáčení, kdy do sebe navzájem nezapadají, sleduje čelní hrana šroubovicovitého okraje křídla prvního dlouhého křídla druhého rotoru čelní hranu šroubovicovitého okraje křídla prvního dlouhého křídla prvního rotoru při otáčení v prostoru interakce mezi dvěma rotory v rozmezí od 90 do 180°, výhodně přibližně 90°. V tomto nastavení io v přibližně 90°, a jako výsledek kroutících úhlů křídel dvou rotorů, poskytuje každé křídlo rotoru účinné stírání pracovních ploch přiléhajících rotorů a tak poskytuje účinné obnovování materiálů na těchto plochách. Velká a malá křídla na dvou rotorech stírají v podstatě kompletně celou oblast mísícího stroje v prostoru mezi dvěma rotory a tak zajišťují další zdokonalování distributivního míšení. Jiné úhlové polohy předtím zmíněných uspořádání rotorů s rozdílem větším než

90 a až do 180° je možné použít k posílení jiných aspektů mísícího procesu, jako jsou například zdvih materiálu a vytlačení z mísícího stroje. Při takto zvětšených úhlových polohách začátečních bodů čelních hran šroubovicovitých okrajů křídla prvních dlouhých křídel na dvou rotorech, je poskytnut při jedné úhlové poloze širší otevřený prostor mezi dvěma rotory a následuje kompletní vyčištění oblasti křídly druhého rotoru, když tato křižují prostor interakce těchto dvou roto20 rů.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je zobrazen, ale omezen pouze na vynález, jak je ukázán v přiložených výkresech, kde:

Obr. 1 je odkrytý řez vnitřním mísícím strojem vsázkového typu pro použití rotorů podle tohoto vynálezu, s částmi mísícího stroje, ukázanými v řezu;

Obr. 2 je zvětšený půdorysný řez podél čáry 2-2 mísící komorou z obr. 1;

Obr. 3 je schematické zobrazení, které objasňuje terminologické výrazy řezu rotorem, používané v této přihlášce;

Obr. 4 je půdorys dvou čtyřkřídlých rotorů podle vynálezu tak, jak jsou uspořádány v mísícím stroji, bez znázornění mísícího stroje;

Obr. 4A je odkrytý bókoiys rotorů z obr. 4 z pohledu šipky A na obr. 4;

Obr. 4B je odkrytý bokorys rotorů z obr. 4 z pohledu šipky B na obr. 4; a

Obr. 5 je schéma rozvinutého rotoru podle vynálezu pro účel znázornění a vysvětlení rotorů podle vynálezu a ve kterém v tomto rozvinutém tvaru se šroubovicovitá křídla rotoru jeví jako rovné a úhlopříčně orientované čáry, představující osy okrajů křídel.

Příklady provedení vynálezu

Jakje ukázáno na obr. 1, vnitřní mísící stroj dávkovacího typu pro intenzivní míšení, označený 50 vztahovou značkou 20, ve kterém může být výhodně použita dvojice do sebe vzájemně nezapadajících rotorů 21 a 22 představujících vynález, zahrnuje pěchovadlo 24 s vertikálním vratným pohybem, pohybující se mezi horní polohou, ukázanou na obr. 1, a sníženou pracovní polohou

24', zobrazenou ěerchovaným obrysem. Toto pěchovadlo 24 se používá k posunu složek, které mají být míšeny, dolů do mísící komoiy 26. Ve své pracovní poloze 24' odporuje silám, vyvozo55 vahým materiály v mísící komoře 26, když jsou tyto důkladně a intenzivně míšeny křídly na dvou .a.

protiběžných rotorech 21 a 22, která budou popsána později, a tyto rotory se otáčejí kolem od sebe odsazených paralelních horizontálních os, jak ukazují šipky 23 a 25. Levý rotor 21, jakje vidět z obr. 1, se otáčí okolo své osy ve směru pohybu hodinových ručiček a pravý rotor 22 ve směru proti pohybu hodinových ručiček. Mísící komora 26 je tvarována tak, aby se do ní umístily tyto dva rotory a zahrnuje levou a pravou komorovou dutinu 27 a 28 a každá z nich je obecně kruhového válcovitého tvaru. Tyto komorové dutiny jsou umístěny horizontálně proti sobě a otevřené směrem jedna k druhé. Existuje zde centrální oblast 29, která je vymezena obecným umístěním mezi dvěma rotory 21 a 22.

ío Složky, které mají být míšeny, jsou na začátku nasypány do násypky 30 při zdviženém pěchovadle 24 tak, aby se složky dostaly do násypného žlabu 32, kterýje propojen s násypkou 30 a který vede dolů do centrální oblasti 29 mísící komory 26. Následně je pěchovadlo spuštěno, aby zatlačilo složky dolů do mísící komory a zadrželo je v ní. Je znázorněno pěchovadlo, které je poháněno kapalinou ovládaným hnacím válcem 34, osazeným ve vrcholu uzavřeného pláště 35 mísícího stroje 20. Kapalinový válec 34, který může být hydraulický anebo pneumatický, obsahuje dvojčinný píst 36 s pístnicí 38, připojenou k pěchovadlu pro spouštění a zdvihání pěchovadla, Pěchovadlo je připevněno k dolnímu konci pístnice 38 pode dnem 39 hnacího válce 34. Pracovní kapalina je přiváděna pod požadovaným tlakem přívodním potrubím 40 do horní části hnacího válce 34 pro pohon pístu 36 směrem dolů do snížené pracovní polohy 24'. Poté, co byla mísící operace ukončena, je pěchovadlo vytaženo zpět nahoru do jeho zdvižené polohy pomocí pracovní kapaliny, plněné do hnacího válce 34 pod pístem 36 přes přívodní potrubí, které není na obr. 1 patrné.

Smíšené a homogen izované materiály jsou vypouštěny ze dna mísící komory 26 výpustným otvo25 rem, kterýje normálně uzavřen dvířky 42, která jsou držena v zavřené poloze v. průběhu mísící operace uzamykacím mechanizmem 44. Dvířka 42 se po uvolnění uzamykacím mechanizmem 44 vyklopí dolů kolem otočné hřídele 46. Dvířka jsou vyklápěna například dvojicí nezobrazených hydraulických torzních motorů, osazených na protilehlých koncích otočné hřídele 46.

Obr. 2 je půdorysný řez mísícího stroje 20 z obr. I podél čáry 2-2. Rotory 21 a 22 se otáčejí opačnými směry 23, 25 pomocí převodového mechanizmu 48, kterýje poháněn hnacím motorem 50. Tento převodový mechanizmus 48 zahrnuje identická, do sebe zapadající a spoluzabírající ozubená kola, pro pohon rotorů stejnou, a zejména synchronní rychlostí. Hnací motor 50 může mít konvenční uspořádání a výhodně zahrnuje prostředky řízení rychlosti pro měnění rychlosti otáčení rotorů jak je potřeba, v závislosti na specielních složkách v mísící komoře 26 a na jejich teplotě a stavu viskozity, a na požadované velikosti mísící síly, která má být rotory dodávána.

Těsně přiléhající ke každému konci každého rotoru jsou umístěný konvenční těsnicí objímky 54 (obr. 2) pro těsnění mísící komory 26. Konce rotorů, přiléhající k příslušným objímkám 54 jsou často nazývány „konec objímky“.

Na obr. 2 jsou ukázány levý a pravý rotor 21 a 22, přičemž každý má osovou délku rotoru „L“, měřenou mezi jim příslušejícími konci objímky 57 a 58. Konec objímky 57, připojený k hnací hřídeli 55 anebo 56, je „hnaný konec“ rotoru, druhý konec objímky 58 je „chladicí konec“ anebo „vodní konec“. Rotory obsahují průchozí vedení chladivá a chladivo, kterým je obvykle voda, je plněno do těchto vedení na protilehlých koncích od umístění hnacích hřídelí 55 a 56, Pláště rotorů jsou vymezené průměrem okrajů, z nichž každý má průměr „D“, jakje ukázáno na obr. 3. Tak rozvinutá délka pláště každého z rotorů je „kD“, jakje ukázáno na obr. 5. Obr. 3 ozřejmuje terminologii, použitou v souvislosti s popisem rotorů tohoto vynálezu.

S odvoláním na obr. 4, 4A, 4B a 5 je vyobrazeno jedno provedení rotoru z tohoto vynálezu. Rotor má dvě dlouhá křídla 61 a 62, začínající na protilehlých koncích objímky. Termín „začínající na“ anebo řečeno podobně znamená, že vodicí konec příslušného šroubovicovitého okraje křídla 61 anebo 62 je umístěn na příslušném konci objímky. Osa rotoru je označena jako 60 a úhlové polo55 hy rozvinutého pláště rotoru 0 stupňů, 90 stupňů, 180 stupňů, 270 stupňů a 360 stupňů jsou úhlo. s_ vé polohy okolo osy rotoru. Ať 0 stupňů anebo 360 stupňů, je úhlová poloha definována pro jednoduchost výkladu s odkazem na obr. 4, 4A, 4B a 5 jako taková poloha na plášti rotoru, která přiléhá k centrální oblasti 29 a leží v horizontální rovině, obsahující osy 60 dvou rotorů. Rovina je nadále uváděna jako prostor interakce mezi dvěma rotory, který lze také označit jako okno interakce. Podobně má rotor rovněž dvě krátká křídla 63 a 64, vycházející z protilehlých konců objímek.

Na obr. 5 je ukázán rozvinutý plášť ilustrativního půdorysu rotoru podle vynálezu. Na tomto obrázku jsou křídla rotoru znázorněna osou příslušných okrajů křídel a zvláště je zobrazena šířka io okrajů křídel. U rotoru 21. začíná první dlouhé křídlo Ji na jednom konci osy rotoru při asi 0° úhlové polohy vzhledem k ose rotoru a má úhel stoupání šroubovice 50°. Osová délka L_t prvního dlouhého křídla je 73,3 % osové délky L rotoru, Šířka okraje tohoto křídla je Wi. Šířka křídla se měří v normále, tj. v kolmici k úhlu stoupám šroubovice křídla. Druhé dlouhé křídlo 62 začíná na protilehlém konci osy rotoru na asi 230° úhlové polohy vzhledem kose rotoru a má úhel stoupání šroubovice 33°. Osová délka L₂ tohoto druhého dlouhého křídla je 73,3 % osové délky L rotoru. Šířka okraje tohoto křídla je W₂. Šířka W_t je o 55 % větší než šířka W₂. První krátké křídlo 63 začíná na stejném konci osy rotoru jako první dlouhé křídlo 61, ale při úhlové poloze 180° vzhledem k ose rotoru a má úhel stoupání šroubovice 50°. Osová délka L₃ tohoto prvního krátkého křídla je 20 % osové délky L rotoru. Šířka okraje tohoto křídla je W₃. Druhé krátké křídlo 64 začíná na stejném konci osy rotoru jako druhé dlouhé křídlo 62, ale při úhlové poloze 5° vzhledem k ose rotoru a má úhel stoupání šroubovice 33°. Šířka okraje tohoto křídla je W₄, Šířka W₃ je o 55 % větší než šířka W₄.

Obr. 4, 4Aa4B zobrazují vzájemnou orientaci křídel, jestliže jsou použity dva z rotorů pro intenzivní míšení ve vnitřním mísícím stroji dávkovacího typu, takovém, jaký je popsán na obr. 1. Jedním z prostředků řízení extenzivního míšení vlakových dávkovačích mísících strojích je nastavení křídel rotoru vůči sobě navzájem tak, že křídla rotoru každého rotoru křižují prostor interakce mezi rotory v předem stanoveném uspořádání tak, aby byl materiál z jedné komory mísícího stroje přesunut nucené do druhé komory mísícího stroje. První dlouhé křídlo 61 každého z rotorů 21 a 22 s relativně velkým úhlem stoupání šroubovice a zakroucením anebo osovou délkou L] zajišťuje čištění prostoru interakce mezi dvěma rotory. Tyto typy toku jsou dále zesíleny druhým dlouhým křídlem 62 a dvěma krátkými křídly 63 a 64, která jsou navržena tak, že křídlo rotoru se nachází vždy v prostoru interakce mezi dvěma rotory po celou dobu trvání otočky každého rotoru. Výhodná orientace rotoru má počáteční, tj. výchozí bod TJ prvního dlouhého křídla

JL prvního rotoru 21 při vstupu do prostoru interakce mezi dvěma rotory v rozmezí úhlové orientace od 0 do 25° výchozího bodu 72 vstupu druhého dlouhého křídla 62 druhého rotoru 22 do prostoru interakce. Při takovém uspořádání, a jako výsledek úhlů stoupání šroubovice dvou křídel rotorů, každé křídlo rotoru poskytuje účinné stírání pracovních ploch přilehlého rotoru, což zajišťuje na těchto plochách účinnou výměnu materiálu. Dlouhá a krátká křídla rotoru dvou roto40 rů stírají prakticky úplně celou oblast mísícího stroje v prostoru mezi dvěma rotory a tím zajišťují další zvýšení extenzivního míšení. Je dále žádoucí, aby výchozí bod 71 vstupu prvního dlouhého křídla prvního rotoru 21 do prostoru interakce sledoval vstup výchozího bodu 73 prvního dlouhého křídla JI druhého rotoru 22 v úhlové poloze od 90 do 180^ů. Je třeba si nicméně uvědomit, že jsou možná jiná uspořádání rotorů, která vyzdvihnou další aspekty mísícího procesu, jako je vkládání materiálu do mísícího stroje anebo vypouštění z něj.

Úhel stoupání šroubovice prvního dlouhého křídla JL v rotorech tohoto vynálezu je zvolen tak, aby vyrovnával množství materiálu, které může procházet radiální vůlí okraje křídla rotoru a po délce Li křídla rotoru v axiálním směru. Úhel stoupání šroubovice od 45 do 60° pro toto první dlouhé křídlo zajišťuje, že více než 50 % materiálu, naakumulovaného před křídlem JL rotoru, je nuceno téci v axiálním směru ke zvýšení extenzivního míšení a řízení teploty materiálu. Zbytek materiálu, hromadícího se před křídlem JL rotoru postupně přetéká po obvodě přes okraj křídla rotoru. Zatímco správný výběr úhlu stoupání šroubovice rotoru zajišťuje správné proporce radiálního a axiálního toku materiálu, ovládá délka zkroucení křídla rotoru anebo jí ekvivalentní axiální délka 60 až 80 % délky rotoru rozsah axiálního toku materiálu. Takto rotory tohoto vynálezu

-6CZ 299856 B6 zajišťují, že podstatná část materiálu, naakumulovaná před prvním dlouhým křídlem (Π rotoru projde větší částí mísící komory.

Umístění druhého dlouhého křídla 62 rotoru v úhlové orientaci od 220 do 240° vzhledem k ose rotoru umožňuje volné přemisťování materiálu od jednoho křídla rotoru ke druhému. Úhel stoupání šroubovice od 20 do 40° pro toto křídlo 62 zajišťuje, že podstatné množství materiálu teče v radiální vůli rotoru mezi okrajem křídla rotoru a vnitřní stěnou pláště mísící komory.

Disperzního míšení se dosahuje opakovaným vystavováním materiálu řízenému napětí po určitou dobu. Mezi parametry konstrukce, které ovlivňují úroveň napětí přiloženého na materiál, když tento protéká radiální vůlí mezi křídlem rotoru a vnitřní stěnou pláště, převládají smyková rychlost a viskozita materiálu. Viskozita je charakteristická pro molekulární strukturu materiálu, který je zpracováván a pro teplotu při zpracovávání. Rotory podle vynálezu poskytují účinné prostředky, kterými může být tato teplota účinně řízena. Zatímco úrovně napětí jsou závislé na smykové rychlosti a teplotě. Množství materiálu, který může protékat v radiální vůli mezi okrajem křídla rotoru a plochou stěny komory je funkcí radiální vůle okraje a úhlu náběhu v pracovní ploše křídla rotoru. Parametry návrhu rotoru v tomto vynálezu umožňují účinné řízení množství materiálu, procházejícího touto sekcí mísícího stroje.

Další prostředky použité v rotorech podle vynálezu křížení intenzity míšení fungují pomocí výběru šířky okraje křídla rotoru v souladu se zpracovatelskou aktivitou, požadovanou pro každé křídlo. Zatímco je možno použít stejnou šířku okraje křídla pro dvě dlouhá křídla a/nebo pro dvě krátká křídla, je výhodné, aby šířka křídla prvního dlouhého křídla 61. byla alespoň o 50 větší a až do asi 100 % větší než šířka křídla druhého dlouhého křídla 62. Podobně je výhodné, aby šířka křídla prvního krátkého křídla 63 byla alespoň o 50 % větší než šířka křídla druhého krátkého křídla 64. Bylo rovněž zjištěno, že je žádoucí, aby šířka prvního krátkého křídla 63 se rovnala šířce prvního dlouhého křídla 61 a šířka druhého krátkého křídla 64 se rovnala šířce druhého dlouhého křídla 62. Větší šířky křídel zvyšují intenzitu míšení, jelikož doba trvání míšení jako výsledek drcení materiálu se prodlužuje se zvětšující se šířkou okraje křídla rotoru. Jestliže je to pro další optimalizaci mísících charakteristik každého křídla rotoru žádoucí, je možno použít lineárních variant v šířce křídla rotoru od výchozího bodu křídla rotoru ke koncovému bodu křídla rotoru.

Krátká křídla 63 a 64 rotoru podle vynálezu působí k odvracení materiálu od výchozích bodů křídel rotoru a tak od koncových destiček komory mísícího stroje. Tato křídla odvracejí materiál od koncových destiček a eliminují eventuelní stagnující oblasti relativně slabého toku materiálu, tj. redukují množství materiálu, který se může dostat do oblasti konců dvou rotorů a tak redukují opotřebení v těchto oblastech zaznamenané. Úhlový výchozí bod křídla a osová délka křídel jsou vybrány tak, aby bylo dosaženo výše zmíněných účelů při možném volném a nepřerušovaném toku materiálu po obvodu a délce osy míchacího stroje.

Dalším znakem rotorů podle vynálezu jsou rozdílné náběhové úhly pro křídla rotorů. Náběhový úhel je úhel tvořený tangentami k vnitřní stěně komory a pracovní ploše rotoru v blízkosti okraje křídla rotoru. Tato „klínová“ oblast vytvořená v blízkosti okraje rotoru zajišťuje adekvátní tok materiálu přes okraj křídla. Pro první dlouhé křídlo 61 rotoru se náběhový úhel mění mezi 25 až 60° a primárně podporuje spíše axiální než obvodový tok materiálu. Náběhový úhel druhého dlouhého křídla 62 se mění mezi 15 a 25° a zabezpečuje, že většina materiálu, zachyceného v klínové oblasti křídla rotoru, bude protlačena přes křídlo rotoru přes radiální vůli, tvořenou okrajem křídla rotoru a vnitřní stěnou komory. U výhodného provedení tohoto vynálezu je náběhový úhel prvního krátkého křídla 63 alespoň o 5°, výhodně o 5 do 15°, větší než náběhový úhel druhého krátkého křídla 64. První krátké křídlo tak primárně podporuje distributivní míšení a druhé krátké křídlo podporuje primárně disperzní míšení.

U dalšího znaku rotorů podle vynálezu mohou náběhové úhly dvou dlouhých křídel 61 a 62 být měněny po délce dvou dlouhých křídel rotoru a tím ovlivňovat množství materiálu, které může _ 7_ přetékat axiálně anebo po obvodu přes okraj každého křídla. Například, pro první dlouhé křídlo rotoru 61 se náběhový úhel může měnit od minima 60° u výchozího bodu křídla na rotoru ke 25° na koncovém bodě křídla na rotoru, a pro druhé dlouhé křídlo 62 se náběhový úhel může měnit od 25° u jeho výchozího bodu k náběhovému úhlu 15° na jeho koncovém bodě. Obecně, nábě5 hový úhel prvního dlouhého křídla 61 bude alespoň o 5°, výhodně o 5 až 15°, větší než náběhový úhel druhého dlouhého křídla 62. Správný výběr patřičných náběhových úhlů umožňuje další prostředky k vybalancování mezi distributivními a disperzními mísícími charakteristikami každého z těchto křídel rotoru a tudíž i systému je používajícího.

io Rotory podle vynálezu způsobují ve vnitřních mísících strojích pro intenzivní míšení, v nichž se používají, zvýšenou produktivitu. Navíc z nich vycházejí stejnorodější a homogennější výrobky v kratším čase. S rotory podle vynálezu je možno dosáhnout nárůstu produktivity obecně o nejméně 20 % anebo více ve srovnání s výsledky získávanými s rotory podle stavu techniky. Rotory umožňují získat zredukovanou dobu cyklu pro vsázkové směsi a rovněž umožňují zřetelně snížit výtlačnou teplotu zpracovávaného materiálu.

Je třeba sí uvědomit, že vynález je představen jeho určitými provedeními a že určité modifikace a změny v němje možné provádět, aniž by byl opuštěna myšlenka a rozsah vynálezu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Ctyřkřídlý rotor (21, 22) pro použití ve vnitřním dávkovacím mísícím stroji (20) pro intenzivní míšení, přičemž rotor má osu (60) a osovou délku od prvního konce rotoru k protilehlému druhému konci rotoru, a má několik křídel (61, 62, 63, 64) obecně šroubovicovitého uspořádání včetně prvního dlouhého křídla (61), druhého dlouhého křídla (62), prvního krátkého křídla (63)

30 a druhého krátkého křídla (64), vyznačující se tím, že první dlouhé křídlo (61) na rotoru (21, 22) začíná u prvního konce rotoru (21, 22) na úhlové poloze 0° vzhledem k ose rotoru (21, 22), přičemž má okraj křídla orientován k ose rotoru (21, 22) * pod úhlem stoupání šroubovice mezi 45 a 60°, a má osovou délku mezi 60 a 80 % osové délky rotoru (21,22) a úhel náběhu v rozsahu od 25 do 60°;

35 druhé dlouhé křídlo (62) na rotoru (21, 22) začíná u druhého konce rotoru na úhlové poloze 220 až 240° vzhledem k ose rotoru, přičemž má okraj křídla orientován k ose rotoru pod úhlem stou^: páni šroubovice mezi 20 a 40°, a má osovou délku mezi 60 a 80 % osové délky rotoru a úhel náběhu v rozsahu od 15 do 25° s podmínkou, že úhel náběhu prvního dlouhého křídla je větší než úhel náběhu druhého dlouhého křídla alespoň o 5°;

40 okraje křídla každého prvního dlouhého křídla (61) a druhého dlouhého křídla (62) mají takovou Šířku, měřeno v kolmici k úhlu stoupání šroubovice křídla, že okraj prvního dlouhého křídla (61) je širší alespoň o 50 % než šířka okraje druhého dlouhého křídla (62);

první krátké křídlo (63) na rotoru (21, 22) začíná u prvního konce rotoru (21, 22) na úhlové poloze v rozsahu od 170 do 190° vzhledem k ose rotoru, přičemž má okraj křídla orientován k ose

45 rotoru pod úhlem stoupání šroubovice v rozsahu mezí 25 a 60°, a má osovou délku mezi 10 a 30 % osové délky rotoru;

druhé krátké křídlo (64) na rotoru (21, 22) začíná u druhého konce rotoru (21, 22) na úhlové poloze v rozsahu od 350 do 20° vzhledem k ose rotoru, přičemž má okraj křídla orientován k ose rotoru pod úhlem stoupání šroubovice mezi 25 a 60°, a má osovou délku mezi 10 a 30 % osové

50 délky rotoru; a každé z křídel, tj. první a druhé dlouhé křídlo (61, 62) a první a druhé krátké křídlo (63, 64), má svůj okraj křídla radiálně vzdálen od osy rotoru (21, 22) v podstatě stejně.

_ 8_
2. Čtyřkřídlý rotor podle nároku 1, vyznač uj ící se t í m , že náběhový úhel prvního dlouhého křídla (61) je větší než náběhový úhel druhého dlouhého křídla (62) o 5 až 25°.
3. Čtyřkřídlý rotor podle nároku 1, vyznačující se tím, že náběhový úhel prvního

5 krátkého křídla (63) je mezi 25 a 40°, náběhový úhel druhého krátkého křídla (64) mezi 15 a 25°,

S podmínkou, zeje náběhový úhel prvního krátkého křídla větší než náběhový úhel druhého krátkého křídla alespoň o 5°.
4. Čtyřkřídlý rotor podle nároku 3,vyznačující se tím, že náběhový úhel prvního io krátkého křídla (63) je mezi 25 a 40°, náběhový úhel druhého krátkého křídla (64) mezi 15 a 25°, s podmínkou, že je náběhový úhel prvního krátkého křídla větší než náběhový úhel druhého krátkého křídla o 5 až 15°.
5. Čtyřkřídlý rotor podle nároku4, vyznačující se tím, že náběhový úhel prvního

15 krátkého křídla (63) je shodný s náběhovým úhlem prvního dlouhého křídla (64) a náběhový úhel druhého krátkého křídla je shodný s náběhovým úhlem druhého dlouhého křídla.
6* Čtyřkřídlý rotor podle nároku 5, vyznačující se tím, že náběhové úhly prvního dlouhého křídla (61) a prvního krátkého křídla (63) jsou každý 29° a náběhové úhly druhého

20 dlouhého křídla (62) a druhého krátkého křídla (64) jsou každý 19°.
7. Čtyřkřídlý rotor podle nároku 1,vyznačující se tím, že úhly šroubovice prvního dlouhého křídla (61) a prvního krátkého křídla (63) jsou každý 50° a úhly šroubovice druhého dlouhého křídla (62) a druhého krátkého křídla (64) jsou každý 33°.
8. Čtyřkřídlý rotor podle nároku6, v y z n a č u j í c í se t í m, že úhly šroubovice prvního dlouhého křídla (61) a prvního krátkého křídla (63) jsou každý 50° a úhly šroubovice druhého dlouhého křídla (62) a druhého krátkého křídla (64) jsou každý 33°.

30
9. Čtyřkřídlý rotor podle nároku 1, vy značu j ící se tím , že každý z okrajů prvního krátkého křídla (63) a druhého krátkého křídla (64) má určitou šířku, přičemž šířka okraje prvního krátkého křídla je alespoň o 50 % větší než je šířka okraje druhého krátkého křídla.
10. Čtyřkřídlý rotor podle nároku 9, vyznačující se t í m , že šířka okraje prvního dlou35 hého křídla (61) je o 64 % větší než šířka okraje druhého dlouhého křídla (62), šířka okraje prvního krátkého křídla (63) je o 64 % větší než šířka okraje druhého krátkého křídla (64), přičemž šířka okraje prvního krátkého křídla se rovná šířce okraje prvního dlouhého křídla a šířka okraje druhého krátkého křídla se rovná šířce okraje druhého dlouhého křídla,

40
11. Čtyřkřídlý rotor podle nároku 8, vyznaČuj ící se tí m, že každý z okrajů prvního krátkého křídla (63) a druhého krátkého křídla (64) má určitou šířku měřeno v kolmici k úhlu stoupání šroubovice křídla, přičemž okraj prvního krátkého křídla je širší alespoň o 50 % než je okraj druhého krátkého křídla.

45
12. Čtyřkřídlý rotor podle nároku 11, vy zn a č u j í c í se t í m , že šířka okraje prvního dlouhého křídla (61) je o 64 % větší než šířka okraje druhého dlouhého křídla (62), přičemž šířka okraje prvního krátkého křídla (63) je o 64 % větší než šířka okraje druhého krátkého křídla (64), šířka okraje prvního krátkého křídla se rovná šířce okraje prvního dlouhého křídla a šířka okraje druhého krátkého křídla se rovná šířce okraje druhého dlouhého křídla.
13. Čtyřkřídlý rotor podle nároku 1,vyznačující se tím, že vzhledem kose rotoru (21, 22) začíná druhé dlouhé křídlo (62) na úhlové poloze 230°, první krátké křídlo (63) začíná na úhlové poloze 180° a druhé krátké křídlo (64) začíná na úhlové poloze 5°, . Q.
14. Čtyřkf ídlý rotor podle nároku 8, vyznačující se tím, že vzhledem k ose rotoru (21, 22) začíná druhé dlouhé křídlo (62) na úhlové poloze 230°, první krátké křídlo (63) začíná na úhlové poloze 180° a druhé krátké křídlo (64) začíná na úhlové poloze 5°.

5 15. Čtyřkřídlý rotor podle nároku 10, vyznačující se tím, že vzhledem k ose rotoru (21, 22) začíná druhé dlouhé křídlo (62) na úhlové poloze 230°, první krátké křídlo (63) začíná na úhlové poloze 180° a druhé krátké křídlo (64) začíná na úhlové poloze 5°.

16. Čtyřkřídlý rotor podle nároku 12, vyznačuj ící se tí m , že vzhledem kose rotoru io (21, 22) začíná druhé dlouhé křídlo (62) na úhlové poloze 230°, první krátké křídlo (63) začíná na úhlové poloze 180° a druhé krátké křídlo (64) začíná na úhlové poloze 5°,

17. Vnitřní dávkovači mísící stroj, zahrnující plášť vymezující mísící komoru (26) s příslušnými dutinami (27, 28) opatřenými prvním křídlatým rotorem (21) a druhým křídlatým rotorem (22),
15 které jsou uspořádány na paralelních osách ve zmíněných dutinách (27, 28), jsou protiběžné a do sebe vzájemně nezabírají, přičemž tyto dutiny jsou propojeny v centrální části mísící komory (26), situované obecně mezi zmíněnými rotory (21, 22), a poskytující tak prostor pro interakci mezi oběma rotory, kde každý rotor (21,22) má hnaný konec a protilehlý chladicí konec, přičemž hnané konce rotorů (21,22) přiléhají v dutinách (27, 28) jeden k druhému, přičemž každý z obou
20 rotorů zahrnuje rotor (21,22) podle kteréhokoliv z nároků 1 až 16, a přičemž rotory jsou orientovány v příslušných dutinách (27, 28) tak, že první dlouhé křídlo (61) prvního rotoru (21) začíná u hnaného konce prvního rotoru (21) a první dlouhé křídlo (61) druhého rotoru (22), začíná u chladicího konce druhého rotoru (22).
25 18. Mísící stroj podle nároku 17, vyznač uj íc í se tí m , že rotory v mísícím stroji jsou orientovány tak, že vstup výchozího bodu prvního dlouhého křídla jednoho rotoru do prostoru interakce mezi rotory následuje po vstupu výchozího bodu prvního dlouhého křídla druhého rotoru o úhel od 90 do 180°.
30 19. Mísící stroj podle nároku 17, vy zn a č uj í c í se t í m , že rotory v mísícím stroji jsou orientovány tak, že vstup výchozího bodu prvního dlouhého křídla (61) prvního rotoru (21) do prostoru interakce mezi rotory je v rámci rozsahu úhlové orientace od 0 do 25° vstupu výchozího bodu vstupu druhého dlouhého křídla (62) druhého rotoru (22) do prostoru interakce.