ES2225648T3 - Dispositivo para agitar un medio capaz de circular o de ser pulverizado, en especial un medio altamente viscoso. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para agitar un medio capaz de circular o de ser pulverizado, en especial un medio altamente viscoso, que comprende un recipiente (1) receptor del medio y al menos dos elementos agitadores (5) dispuestos en brazos portantes (4) colocados esencialmente de modo radial, en un árbol giratorio (2), estando configurados los elementos agitadores (5) en forma de tubo con lados frontales abiertos y como mínimo cónicos en una zona parcialmente longitudinal, y presentando el lado frontal que se dirige hacia la periferia la mayor sección y el eje medio (M) un ángulo de inclinación () con respecto al plano de giro, caracterizado porque los elementos agitadores (5) están configurados como espirales helicoidales (6) y porque los brazos portantes (4), junto con sus correspondientes espirales (6), están hechos de una pieza de un único alambre.

Description

Dispositivo para agitar un medio capaz de circular o de ser pulverizado, en especial un medio altamente viscoso.

La invención se refiere a un dispositivo para agitar un medio capaz de circular o de ser pulverizado, en especial un medio altamente viscoso según la definición de la reivindicación 1.

El dispositivo agitador según la invención es utilizable y adecuado para fluidos muy viscosos. Con ello, el campo especial de aplicación está en los fluidos muy viscosos. Además, el dispositivo agitador según la invención es adecuado para sustancias sólidas que pueden pulverizarse.

El dispositivo agitador hecho público en el documento US 5 037 209, especialmente para medios muy viscosos, del tipo citado al principio, presenta un recipiente receptor del medio en el que hay dispuesto, verticalmente, un árbol giratorio. Del extremo inferior de este árbol parten, aproximadamente en sentido radial, unos brazos portantes. En los extremos anteriores de estos brazos portantes se encuentran elementos agitadores. Estos elementos se encuentran configurados en forma de tubo con una superficie de revestimiento cerrada, estando abiertos los lados frontales de los tubos. En una zona parcialmente longitudinal los elementos agitadores están configurados cónicamente, estando su lado frontal de mayor sección dirigido hacia la periferia. Los ejes medios de los elementos agitadores están inclinados con respecto al plano de giro. El principio básico de este dispositivo agitador conocido consiste en que, durante el movimiento giratorio del árbol, los elementos agitadores son recorridos por una corriente. Debido a la inclinación de los elementos agitadores, el medio que se encuentra en el recipiente es puesto en movimiento circular -especialmente en el caso de medios muy viscosos. Con este dispositivo agitador conocido existe el peligro de que se formen tapones dentro de los elementos agitadores de forma cónica, de tal manera que los elementos agitadores no puedan ser recorridos por una corriente. Con ello se perjudica en gran manera el éxito de la agitación.

El documento RU-C1-2 001 765 muestra un dispositivo agitador para mezclar materiales muy fluidos o pastosos. En todas las formas de realización de este dispositivo agitador el principio básico consiste en disponer, en un árbol central y perpendicularmente a él, un elemento superficial en forma de brida en cuyo extremo exterior hay dispuestos cuerpos espirales en forma de hélice. Las espiras de cuerpos espirales contiguos están desplazadas entre sí para evitar así que se interfieran las espiras. La desventaja de este dispositivo agitador conocido consiste en que el medio que hay que mezclar se mantiene más o menos inmóvil en el recipiente ya que, por ejemplo, se impiden las corrientes circulares a través de los elementos superficiales.

Partiendo de estos antecedentes, el objetivo de la invención es perfeccionar el dispositivo agitador del tipo indicado al principio, de tal manera que también puedan agitarse medios muy viscosos sin que se formen tapones en los elementos agitadores.

La solución técnica se peculiariza según las características definitorias de la reivindicación 1.

Con respecto al dispositivo agitador genérico resultante del estado actual de la técnica, el dispositivo agitador según la invención tiene una gama de aplicaciones más amplia en lo que hace referencia a su modo de actuar. Así, con el dispositivo agitador según la invención pueden agitarse también medios muy viscosos sin que exista peligro de formación de tapones. Con ello, el campo de uso del dispositivo agitador según la invención es especialmente el ámbito de los medios más viscosos. También las suspensiones con porcentajes muy altos de materia sólida y medios pastosos pueden tratarse muy bien con el dispositivo agitador, y en concreto de un modo que preserva el producto en gran medida. Se puede conseguir entonces un resultado de agitación muy bueno empleando mucha menos energía y con fases de agitación muy cortas, incluso en recipientes geométricamente complicados, y preservando el producto. Con un par de arranque bajo y un número de revoluciones bajo de los elementos agitadores, el sistema agitador genera, ya con una corriente laminar, efectos de mezcla excelentes. Este efecto de mezcla se consigue esencialmente mediante dos componentes de la corriente: por uno una corriente diferencial entre, por un lado, el chorro de entrada central y el chorro exterior y, por otro lado, el chorro de salida del desplazador cónico, así como por otro mediante la corriente radial que atraviesa las irrupciones causadas por la presión dinámica del desplazador. De esta manera, mediante la inclinación de los elementos agitadores, el medio es transportado en el chorro principal desde la zona media hacia arriba y tangencialmente a la pared del recipiente. Al mismo tiempo, debido a la presión dinámica en el elemento agitador cónico, se produce un chorro radial que discurre aproximadamente en ángulo recto con respecto al eje del desplazador. De este modo, el sistema agitador según la invención se diferencia técnicamente de los sistemas agitadores conocidos hasta la fecha principalmente por unas velocidades de revolución, esencialmente más bajas y, con ello, por la necesidad de una potencia esencialmente menor, y todo ello con una eficiencia de agitación más alta. Mediante los torbellinos generados hidráulicamente en distintas direcciones se evita, además, la rotación del medio agitado, es decir, la potencia absorbida sirve exclusivamente para la generación de torbellinos hidráulicos. No se produce aquí una anulación de la energía mediante elementos perturbadores de la corriente. La idea técnica básica del dispositivo agitador según la invención consiste en definir la superficie de revestimiento de forma cónica mediante una hélice espiraliforme (o una espiral helicoidal). Se crea con ello una estructura muy abierta, en concreto una estructura espiral, a través de la cual los tapones formados pueden escapar esencialmente de manera radial a través de los espacios intermedios existentes entre las vueltas de la espiral. Además de las ventajas mencionadas, que son debidas al procedimiento, este elemento agitador en forma de espiral puede fabricarse de un modo técnicamente muy sencillo, debido particularmente al hecho de que la unidad formada por el brazo portante y la espiral se fabrica de una única pieza, en concreto a partir de un único alambre, siendo el grosor del brazo portante igual que el grosor de las vueltas de la espiral.

La ventaja del perfeccionamiento según la reivindicación 2 consiste en que se crea una proporción óptima entre el medio que se desplaza axialmente y el medio que discurre radialmente.

El perfeccionamiento según la reivindicación 3, con inclinación de los elementos agitadores respecto al plano de giro, crea una corriente de agitación rotatoria óptima. Esto sirve igualmente también para los perfeccionamientos de las reivindicaciones 4 y 5.

A continuación se describirá un ejemplo de realización de un dispositivo agitador según la invención en base a los dibujos. En éstos se muestra:

Fig. 1 una representación esquemática del dispositivo agitador con indicación de la corriente;

Fig. 2 una vista en planta del dispositivo agitador de la Fig. 1;

Fig. 3 un corte longitudinal a través de un elemento agitador en el medio que hay que agitar, para un par de arranque bajo con corriente laminar;

Fig. 4 una vista frontal del elemento agitador de la Fig. 3.

El dispositivo agitador presenta un recipiente 1 de forma cilíndrica. Desde arriba penetra en el recipiente 1 un árbol 2. Éste presenta, en su extremo superior, un acoplamiento 3 que permite la conexión del árbol 2 a un motor propulsor no representado. En el ejemplo de realización representado, el árbol 2 está dispuesto vertical. Pero el árbol 2 también puede discurrir oblicuo.

Del extremo inferior del árbol 2 parten cuatro brazos portantes 4 de alambre. En el extremo anterior de cada uno de los brazos portantes 4 hay dispuesto un elemento agitador 5. Los elementos agitadores 5 están formados por una espiral 6 en forma de hélice. Esta espiral 6 en forma de hélice forma la superficie de revestimiento de un tronco cónico. Las vueltas de la espiral 6 definen entre sí irrupciones 7. En los dos lados frontales el cono está abierto. Tal como se ve en la Fig. 3, el eje medio M de la espiral 6 está inclinado un ángulo \alpha con respecto al plano de giro de los elementos agitadores 5. El brazo portante 4 está configurado de una sola pieza con la espiral 6 del correspondiente elemento agitador 5. Además, las distancias entre los elementos agitadores 5 y el árbol 2 son iguales, es decir, las cuatro combinaciones brazo portante/elemento agitador están configuradas idénticas.

El modo de funcionamiento del dispositivo agitador es el siguiente:

Girando el árbol 2, los elementos agitadores 5 que están sobre los brazos portantes 4 se ponen en movimiento giratorio. La superficie frontal de sección mayor está dirigida entonces hacia la periferia.

Durante este movimiento rotatorio de los elementos agitadores 5 aparecen diferentes porciones de corriente, tal como se ve en las Figs. 3 y 4. La corriente central V1 penetra con una corriente laminar en el cono de la espiral 6 del elemento agitador 5. Otra porción de corriente V3 es desviada hacia el exterior por el borde frontal de la espiral 6. La porción de corriente V5 de la zona exterior gira exteriormente alrededor de la espiral 6.

El efecto de mezcla se consigue esencialmente mediante dos componentes de corriente que están formadas por las porciones de corriente citadas. Se origina primero una corriente diferencial entre las porciones de corriente V1, V3, V5 y la porción de corriente V2 del chorro de salida. La segunda componente de corriente es la corriente radial V4 producida cuando la presión dinámica reinante en la espiral 6 desvía el medio hacia el exterior a través de las irrupciones 7 presentes entre las vueltas de la espiral.

Tal como se ve en la Fig. 1, de la inclinación de los elementos agitadores 5, resulta una corriente circular Z cerrada y continua que, en las proximidades de la pared del recipiente, asciende hacia arriba y en la zona media del recipiente 1 vuelve a dirigirse hacia abajo coaxialmente al árbol 2, donde atraviesa los espacios intermedios existentes entre los brazos portantes 4. La intensidad depende del valor del ángulo de inclinación \alpha.

Lista de referencias

1	recipiente
2	árbol
3	acoplamiento
4	brazo portante
5	elemento agitador
6	espiral
7	irrupción
\alpha	ángulo de inclinación
M	eje medio
V1-V5	corrientes
Z	corriente circular

Claims (5)

1. Dispositivo para agitar un medio capaz de circular o de ser pulverizado, en especial un medio altamente viscoso, que comprende un recipiente (1) receptor del medio y al menos dos elementos agitadores (5) dispuestos en brazos portantes (4) colocados esencialmente de modo radial, en un árbol giratorio (2), estando configurados los elementos agitadores (5) en forma de tubo con lados frontales abiertos y como mínimo cónicos en una zona parcialmente longitudinal, y presentando el lado frontal que se dirige hacia la periferia la mayor sección y el eje medio (M) un ángulo de inclinación (\alpha) con respecto al plano de giro, caracterizado porque los elementos agitadores (5) están configurados como espirales helicoidales (6) y porque los brazos portantes (4), junto con sus correspondientes espirales (6), están hechos de una pieza de un único alambre.

2. Dispositivo según la reivindicación anterior, caracterizado porque el grosor del alambre de la espiral (6) equivale aproximadamente a la distancia entre dos vueltas de la espiral (6).

3. Dispositivo según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el ángulo de inclinación (\alpha) del eje medio (M) de los elementos agitadores (5) es de 10º a 20º.

4. Dispositivo según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque la relación entre la sección de entrada y la sección de salida de los elementos agitadores (5) se sitúa entre 1,5 y 3,0.

5. Dispositivo según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque los elementos agitadores (5) están dispuestos en el tercio inferior del recipiente (1).