ES2284842T3 - Rotores no etremezclados de cuatro paletas para accionamiento sincrono para proporcionar mezclas dispersivas y distributivas mejoradas en mezcladoras por lotes internas. - Google Patents

Abstract

Un rotor de cuatro paletas (21, 22) para usar en una máquina (20) mezcladora por lotes interna intensiva, teniendo el rotor un eje (60) y una longitud axial desde un primer extremo del rotor hasta el segundo extremo opuesto del rotor y teniendo múltiples paletas (61, 62, 63, 64) de configuración generalmente helicoidal incluyendo una primera y una segunda paletas (61, 62) largas y una primera y segunda paletas cortas (63, 64); teniendo su origen la primera paleta larga en el primer extremo del rotor a aproximadamente 0º de posición relativa al eje del rotor y teniendo una punta de paleta orientada al eje del rotor con un ángulo de hélice de entre aproximadamente 45º y 60º y teniendo una longitud axial de entre aproximadamente un 60% hasta aproximadamente un 80% de la longitud axial del rotor y un ángulo de aproximación que varía en el rango de desde aproximadamente 25º hasta 60º. teniendo su origen la segunda paleta larga del rotor en el segundo extremo del rotor a aproximadamente 220º hasta aproximadamente 240º de posición angular relativa al eje del rotor y teniendo una punta de paleta orientada al eje del rotor con un ángulo de hélice de entre aproximadamente 20º hasta 40º y teniendo una longitud axial de entre aproximadamente el 60% hasta el 80% de la longitud axial del rotor y un ángulo de aproximación de entre aproximadamente 15º y 25º a condición de que el ángulo de aproximación de la primera paleta larga sea mayor que el ángulo de aproximación de la segunda paleta larga como mínimo en 5º; teniendo las puntas de paleta de cada una de las primeras y segundas paletas un ancho, medido normal al ángulo de hélice de la paleta, con el ancho de la punta de la primera paleta larga siendo como mínimo un 50% más ancho que el ancho de la punta de la segunda de paleta larga.

Description

Rotores no entremezclados de cuatro paletas para accionamiento síncrono para proporcionar mezclas dispersivas y distributivas mejoradas en mezcladoras por lotes internas.

Campo de la invención

Esta invención se refiere a rotores mejorados para máquinas mezcladoras por lotes internas que tienen dos rotores de cuatro paletas contrarrotativas, no entremezclados. Los rotores de cuatro paletas de esta invención crean una mezcla dispersiva y distributiva de los materiales en la mezcladora. La invención también se refiere a máquina que emplean dos de los rotores de cuatro paletas de esta invención, y a máquinas mezcladoras por lotes mejoradas que emplean tales máquinas mezcladoras máquinas mezcladoras que tienen los rotores de cuatro paletas mejorados.

Antecedente de la invención

Esta invención se refiere a máquinas de mezcla interna de alta intensidad del tipo por lotes que tienen una cámara mezcladora conformada para acomodar dos rotores de paletas no entremezcladas contrarrotatorios. El lote de ingredientes a ser mezclado en una masa homogénea es alimentado hacia abajo dentro de una cámara mezcladora a través de un canal dosificador y es empujado hacia abajo bajo presión por un pistón situado en el canal dosificador. Este pistón es accionado hidráulica o reumáticamente. La cara inferior del pistón, cuando avanza hacia abajo hasta su posición de operación durante la mezcla del lote, forma una parte superior de la cámara mezcladora. La mezcla homogénea producida es retirada de la cámara mezcladora mediante una abertura de descarga en la parte inferior de la cámara, y después se cierra una puerta asociada con esta abertura en preparación para el siguiente lote de alimentos a ser introducidos hacia abajo a través del canal dosificador

Algunas máquinas mezcladoras por lotes internas están diseñadas con rotores no entremezclados, y otras tienen rotores entremezclados. Los rotores entremezclados deben ser accionados siempre a la misma velocidad de rotación en relación sincronizada; los rotores no entremezclados pueden ser accionados a la misma velocidad rotacional o a diferentes velocidades de rotación para lograr diferentes efectos de mezcla y amasado. La presente invención se refiere al tipo de no entremezclados. Las paletas de los rotores tienen una configuración generalmente helicoidal, y producen mezclas y homogeneización de alta intensidad por la interacción cooperativa de sus diversos efectos dinámicos enérgicos, como se describe más adelante. Para más información sobre tales mezcladoras por lotes internas, que tienen rotores no entremezclados, se puede hacer referencia a las Patentes de EE.UU. Nos 4,744,668 y 4,834,543.

Gran mayoría de las máquinas mezcladores por lotes internas en uso comercial hoy en día en los EE.UU. que tienen rotores no entremezclados son operadas de forma no síncrona, es decir, siendo los rotores accionados a diferentes velocidades de rotación, a menudo denominado modo de operación en "relación de fricción". Por ejemplo, una operación típica no síncrona hace que un rotor haga 9 revoluciones frente a 8 revoluciones para el otro rotor, es decir, una "relación de fricción" de 9 a 8 ó de 1,125 a 1.

En la Patente de EE.UU. Nº 4,744,668, registrada el 17 de mayo de 1988, se describen rotores novedosos de cuatro paletas y de tres paletas de prestaciones mejoradas adaptados para usar en las mezcladoras por lotes no síncronas actualmente más numerosas o en las mezcladoras por lotes síncronas.

La Patente de EE.UU. Nº 4,834,543 describe rotores de cuatro paletas no entremezclados para ser accionados a velocidad síncrona con un ángulo de fase de 180º constante, teniendo cada uno de los rotores usados en la máquina mezcladora por lotes dos paletas largas y dos paletas cortas en cada uno de los dos rotores.

En las dos Patentes de EE.UU. Nos 4,744,668 y 4,834,543, se reconoce que se logran los resultados óptimos y preferentes accionando los rotores especificados de forma síncrona mientras están orientados en relación de desfase preferente. La patente especifica que el desfase preferente es de aproximadamente 180º.

Los rotores no entremezclados (tangenciales) de cuatro paletas propuestos de aquí en adelante para usar con máquinas mezcladoras por lotes internas de rotación síncrona han sido del tipo que favorecen principalmente la mezcla microdispersiva (intensiva) debido a las altas fuerzas de corte ejercidas por los rotores en la cámara mezcladora. En las mezcladoras dispersivas las altas fuerzas de corte ejercidas rompen rápidamente aglomerados en los lotes de materiales a ser mezclados. Los rotores no entremezclados también tienen las propiedades de proporcionar factores de llenado altos y tiempos de alimentación y descarga cortos junto con las excelentes características de mezclado dispersivo. Sin embargo, tales rotores no entremezclados no proporcionan mezclas esencialmente igual de bien distributivas (extensivas) de los materiales a ser mezclados. Además, el uso de tales rotores no entremezclados puede caracterizarse por una subida indeseable de la temperatura en el material a ser mezclado.

Por otro lado, las máquinas mezcladoras que de aquí en adelante emplean rotores entremezclados tienen mejores características de transferencia del calor y mejor control térmico sobre el lote que se está mezclando. Además, a diferencia de las máquinas mezcladoras que emplean rotores no entremezclados, las máquinas que emplean rotores entremezclados ejercen grandes deformaciones de elongación en la región nip entre los dos rotores que producen buena división de la corriente de material y por tanto buena mezcla distributiva. Por el contrario, en la máquina mezcladora que emplea rotores no entremezclados sólo se produce una suave división de la corriente en esta región y por tanto no produce generalmente una mezcla distributiva esencialmente equivalente. Se necesitan por tanto rotores para usar en mezcladoras por lotes en el tratamiento de los lotes de materiales a ser mezclados y por tanto obtener las ventajas de los rotores entremezclados y no entremezclados.

Resumen de la invención

Esta invención proporciona un nuevo diseño de rotor de cuatro paletas en el cual cada paleta de rotor realiza una función específica, y el uso de estos rotores como rotores accionados de forma síncrona en las máquinas mezcladoras para producir mezclas bien dispersivas y bien distributivas del lote a mezclar y buen control de temperatura del proceso, y por tanto proporcionan mejor utilización de la cámara mezcladora de la mezcladora y proporciona un producto mezclado más homogéneo térmicamente y en composición. En los rotores de esta invención ciertas paletas favorecen mezclas principalmente dispersivas y ciertas paletas favorecen mezclas principalmente distributivas en el lote.

Otra característica de esta invención es que el uso de los nuevos rotores en las máquinas mezcladoras favorece ciertos patrones de flujo en la ventana de interacción entre los dos rotores en la mezcladora y produce un intercambio más eficiente de material entre una cámara de rotor y la otra cámara de rotor de la mezcladora. Esta función se logra en parte mediante un rotor con paletas que tiene una longitud sustancialmente helicoidal tal que hay en la ventana de interacción entre los dos rotores una paleta de rotor casi siempre. Esto permite una gran flexibilidad al afectar a los patrones de flujo en la ventana de interacción entre los dos rotores.

Otra característica de esta invención es la capacidad de eliminar esencialmente cualquier área de posible estancamiento dentro de la cámara mezcladora mediante el diseño de la paleta de esta invención y el alineamiento apropiado de los rotores en la máquina mezcladora. Otra característica más de esta invención es la capacidad de variar las intensidades de mezcla durante el ciclo de mezclado debido a las geometrías de los rotores con paletas nuevas de esta invención junto con las velocidades de rotor empleadas.

El rotor de cuatro paletas de esta invención, para rotación síncrona no entremezclada con un rotor no entremezclado de cuatro paletas idéntico en una máquina mezcladora por lotes interna intensiva que tenga medios de accionamiento síncronos, comprende un rotor que tiene un eje y una longitud axial desde un primer extremo del rotor hasta un segundo extremo opuesto del rotor y que tiene cuatro paletas de configuración generalmente helicoidal que incluye primera y segunda paletas largas y primera y segunda paletas cortas. La primera paleta larga tiene el origen en el primer extremo del rotor en una posición angular relativa de aproximadamente 0º con un ángulo helicoidal de entre aproximadamente 45º y 60º y tiene una longitud axial de entre aproximadamente 60% hasta aproximadamente un 80% de la longitud axial del rotor. La primera paleta larga tiene un ángulo de acercamiento de desde aproximadamente 25º hasta 60º. La segunda paleta larga del rotor tiene su origen en el segundo extremo del rotor a aproximadamente 220º hasta aproximadamente 240º de posición angular relativa al eje del rotor y tiene una punta de paleta orientada al eje del rotor con un ángulo helicoidal de entre 20º a 40º y tiene una longitud axial de entre aproximadamente 60% hasta 80% de la longitud axial del rotor. La segunda paleta larga tiene un ángulo de aproximación de entre aproximadamente 15º a 25º. Las puntas de paleta de cada una de la primera y segunda paletas tienen un ancho, medido en dirección normal al ángulo de la hélice de la paleta, siendo el ancho de la primera punta de paleta larga como mínimo del 50% y hasta aproximadamente un 100% más ancho que el ancho de la punta de la segunda paleta larga. La primera paleta corta en el rotor tiene su origen en el primer extremo del rotor en una posición angular que está en el rango de aproximadamente 170º hasta aproximadamente 190º respecto al eje del rotor, y tiene su punta de paleta orientada al eje del rotor con un ángulo de hélice que está en el rango de desde aproximadamente 25º hasta 60º, y preferentemente igual al ángulo de hélice de la punta de paleta de la primera paleta larga, y tiene una longitud axial de entre aproximadamente 10% y 30% de la longitud axial del rotor. La segunda paleta corta en el rotor tiene su origen en el segundo extremo del rotor en una posición angular que está en el rango de aproximadamente 350º hasta aproximadamente 20º respecto al eje del rotor, tiene su punta de paleta orientada el eje del rotor con un ángulo de hélice que está en el rango de aproximadamente 25º hasta 60º, y preferentemente esencialmente igual al ángulo de hélice de la punta de paleta del segundo rotor largo, y tiene una longitud axial de entre aproximadamente 10% y 30% de la longitud axial del rotor. Cada una de la primera y segunda paletas largas y primera y segunda paletas cortas tiene su punta de paleta una distancia radial esencialmente equivalente desde el eje del rotor.

Cuando dos de estos rotores están colocados en una mezcladora por lotes operada de forma síncrona, los rotores están orientados en la cámara mezcladora de la mezcladora de tal modo que el borde delantero de la punta de paleta helicoidal de la primera paleta larga del primer rotor está situada en un anillo del primer rotor que está en un extremo opuesto de la cámara mezcladora desde el anillo del segundo rotor desde donde está situado el borde delantero de la punta de paleta helicoidal de la primera paleta larga del segundo rotor. Adicionalmente, los dos rotores están situados en la cámara mezcladora para que durante su contrarrotación sin entremezclarse el borde delantero de la punta de paleta helicoidal de la primera paleta larga del segundo rotor arrastra el borde delantero de la punta de paleta helicoidal de la primera paleta larga del primer rotor rotando a través de la ventana de interacción entre los dos rotores desde 90º hasta 180º, preferentemente aproximadamente 90º. En esta orientación de aproximadamente 90º, y como resultado de los ángulos de alabeo de las paletas de los dos rotores, cada paleta de rotor proporciona un barrido efectivo de las superficies de tratamiento del rotor adyacente proporcionando así una renovación efectiva del material de estas superficies. Las paletas grande y pequeña en los dos rotores barren esencialmente completamente la región entera de la mezcladora en el espacio entre los dos rotores asegurando así un mayor aumento del mezclado distributivo. Otras posiciones angulares de los alineamientos del rotor antes mencionado mayores de 90º y de hasta 180º de diferencia se pueden emplear para favorecer otros aspectos del proceso de mezcla, tales como por ejemplo la absorción de material y la descarga desde la mezcladora. En tales posiciones angulares aumentadas de los puntos de origen de los bordes delanteros de las puntas de paletas helicoidales de las primeras paletas largas en los dos rotores, un espacio abierto mayor entre los dos rotores está provisto en una posición angular seguida por un barrido completo de la región por parte de las paletas del otro rotor cuando el último cruza la ventana de interacción de los dos
rotores.

Breve descripción de los dibujos

Se ilustra la invención por medio de, pero limitada a la invención como se muestra en los dibujos adjuntos en los cuales:

la Fig. 1 es una vista en elevación de una máquina mezcladora por lotes interna para emplear los rotores de esta invención, con partes de la máquina mezcladora mostradas seccionadas;

la Fig. 2 es una vista en planta ampliada de una sección tomada a lo largo de la línea 2-2 en la Fig. 1 a través de la cámara mezcladora;

la Fig. 3 es un diagrama ilustrativo para mostrar el significado de la terminología del perfil de rotor usada en esta aplicación;

la Fig. 4 es una vista en planta de dos rotores de cuatro paletas de esta invención tal como se han orientado en la máquina mezcladora, sin mostrar la máquina mezcladora;

la Fig. 4A es una vista en elevación lateral de los rotores de la Fig. 4 mirando en la dirección de la flecha A de la Fig. 4;

la Fig. 4B es una vista en elevación lateral de los rotores de la Fig. 4 mirando en la dirección de la flecha B de la Fig. 4; y

la Fig. 5 es una vista esquemática de un rotor no recubierto de esta invención con el fin de ilustrar y explicar los rotores de esta invención y wherein en esta forma no recubierta las paletas helicoidales del rotor aparecen rectas y orientadas diagonalmente representado las líneas centrales de las puntas de paletas.

Descripción detallada de la invención

Tal como se muestra en la Fig. 1, una máquina mezcladora interna de alta intensidad del tipo por lotes, indicada de forma general como 20, en la cual puede usarse para mejorarla un par de rotores que no se entremezclan 21 y 22 materializando la presente invención incluye un pistón 24 que se puede mover con movimiento alternativo que se puede mover entre una posición elevada mostrada en la Fig. 1 y una posición de operación baja 24' mostrada en líneas discontinuas. Este pistón 24 es usado para mover los ingredientes a ser mezclados hacia abajo dentro de una cámara mezcladora 26. En su posición de operación 24', opone las fuerzas ejercidas por los materiales en la cámara 26 mezcladora cuando están siendo mezclados vigorosa e intensamente por las paletas que serán descritas más adelante en los dos rotores contrarrotatorios 21 y 22, que son girados sobre ejes horizontales separados en paralelo, como se muestra por las flechas 23 y 25. El rotor izquierdo 21 tal como se ve en la Fig. 1, es girado en dirección de las agujas del reloj sobre su eje y el rotor derecho 22 en dirección contraria a las agujas del reloj. A la cámara mezcladora 26 se le ha dado una forma para acomodar estos dos rotores e incluye unas cavidades 27 y 28 izquierda y derecha siendo cada una de ellas de forma cilíndrica generalmente circular. Estas cavidades de la cámara están situadas en relación opuesta horizontalmente abierta una hacia la otra. Hay una zona central 29 de la cámara mezcladora 26 que está definida como generalmente entre los dos rotores 21 y 22.

Los ingredientes a ser mezclados son introducidos inicialmente en una tolva 30, mientras que el pistón 24 está levantado, para que los ingredientes puedan entrar en el canal dosificador 32 que comunica con la tolva 30 y que lleva hacia abajo en la región central 2 de la cámara mezcladora 26. Después el pistón es bajado para empujar los ingredientes hacia abajo dentro de la cámara mezcladora 26. Después el pistón es bajado para empujar los ingredientes hacia abajo dentro de la cámara mezcladora y para retenerlos allí. Este pistón es mostrado siendo operado por un cilindro 34 de accionamiento hidráulico, montado en la parte superior del alojamiento 35 general de la máquina mezcladora 20. El cilindro 34 de fluido, que puede ser hidráulico o neumático, contiene un pistón 36 de doble efecto con un vástago 38 de pistón conectado con el pistón 24 para bajar y elevar el pistón. El pistón está fijado al extremo inferior del vástago de pistón 38 debajo del extremo inferior 39 del cilindro 34. Fluido de actuación es alimentado a la presión deseada a través de tubería 40 de alimentación dentro de la parte superior del cilindro 34 para empujar al pistón 36 hacia abajo hasta la posición 24' de operación de abajo. Después de que la operación de mezcla se ha completado, el pistón se retrae de nuevo hacia arriba hasta su posición de elevado haciendo que entre fluido alimentado dentro del cilindro 34 debajo del pistón 36 a través de una tubería de alimentación no vista en la Fig. 1.

Los materiales mezclados y homogeneizados son descargados desde la parte inferior de la cámara mezcladora 26 a través de una abertura de descarga normalmente cerrada por una puerta 42 que es sujetada en su posición cerrada durante la operación de mezcla por medio de un mecanismo 44 de bloqueo. Cuando la puerta 42 es liberada por el mecanismo 44 de bloqueo gira hacia abajo alrededor de un eje 46 de bisagra. La puerta gira, por ejemplo, por medio de un par de motores de par hidráulico, no mostrados, montados en extremos opuestos del eje 46 de bisagra.

La Fig. 2 es una vista en planta de una sección del mecanismo 20 de mezcla de la Fig. 1 tomada a lo largo de la línea 2-2. Los rotores 21 y 22 son rotados en direcciones opuestas 23, 25 por medio de un mecanismo 48 de engranaje que es accionado por un motor 50 de accionamiento. Este mecanismo 48 de engranaje comprende engranajes de mezcla idénticos para accionar los rotores a la misma velocidad, es decir, son síncronos. El motor de accionamiento 50 puede ser de configuración convencional y preferentemente incluye medios de control de la velocidad para variar la velocidad de rotación para los rotores, como se desea, dependiendo de los ingredientes particulares de la cámara 26 mezcladora y su temperatura y estado viscoso, y dependiendo de la cantidad deseada de potencia mezcladora a ser suministrada por los rotores.

Hay anillos 54 de obturación convencionales (Fig. 2) situados inmediatamente adyacentes a cada extremo de cada rotor para obturar la cámara 26 mezcladora. Los extremos de los rotores adyacentes a los anillos 54 respectivos son denominados a menudo el "extremo de anillo".

En la Fig. 2, los rotores izquierdo y derecho 21 y 22 son mostrados teniendo cada uno una longitud "L" axial de rotor medida entre sus extremos de anillo respectivos 57 y 58. El extremo de anillo 57 conectado al eje 55 ó 56 de accionamiento es el "extremo accionado" del rotor, siendo el otro extremo 58 de anillo el "extremo enfriador" o "extremo del lado del agua". Los rotores contienen pasos refrigerantes, y el refrigerante, que usualmente es agua, es alimentado dentro de estos pasos en extremos opuestos desde la posición de los ejes de accionamiento 55 y 56. Las envolturas de rotor, definidas por el diámetro de la punta, tienen cada una un diámetro "D" como se muestra en la Fig. 3. Por tanto, la longitud no recubierta de cada envuelta de rotor es "\pi D", como se muestra en la Fig. 5. La Fig. 3 ilustra la terminología usada en conexión con la descripción de los rotores de esta invención.

En referencia a las Figs. 4, 4A, 4B y 5, se ilustra una realización de un rotor de esta invención. El rotor tiene sus dos paletas largas 61 y 62 que tienen su origen desde los extremos de anillos opuestos. El termino "originarse en" o una expresión similar significa que el extremo delantero de la punta 61 ó 62 de paleta helicoidal respectiva está situado en el extremo del anillo designado. El eje de rotor está indicado con la referencia 60, y las posiciones angulares de 0 grados, 90 grados, 180 grados, 270 grados y 360 grados de la envoltura del rotor no recubierto son posiciones angulares alrededor del eje del rotor. La posición angular de 0 grados ó 360 grados está definida por conveniencia de explicación con referencia a las Figs. 4, 4A, 4B y 5, tal como es esa posición en la envoltura del rotor no recubierto adyacente a la región central 29 y apoyada en un plano horizontal que contiene los dos ejes 60 de rotor. Este plano también se refiere más adelante como la ventana de interacción entre los dos rotores. De forma similar, el rotor también tiene sus dos paletas 63 y 64 cortas originándose en extremos de anillos opuestos.

Una envoltura sin recubrimiento de una disposición de rotor ilustrativa de esta invención es mostrada en la Fig. 5. En esta Fig. las paletas de rotor son representadas por una línea de ejes de las respectivas puntas de paletas, estando el ancho de las puntas de paleta ilustrado en parte. En el rotor 21 la primera paleta larga 61 se origina en un extremo axial del rotor a aproximadamente 0º de posición angular relativa al eje del rotor y tiene un ángulo de hélice de 50º. La longitud axial L_{1} de esta primera paleta larga es de un 73,3º % de la longitud axial L del rotor. El ancho de la punta de paleta de esta paleta es W_{1}. El ancho de la paleta es medido normal o perpendicular al ángulo de hélice de la paleta. La segunda paleta larga 62 tiene su origen en el extremo axial opuesto del rotor a aproximadamente 230º de posición angular relativa al eje del rotor y tiene un ángulo de hélice de 33º. La longitud axial L_{2} de esta segunda paleta larga es de un 73,3% de la longitud axial del rotor L. El ancho de la punta de paleta de esta paleta es W_{2}. El ancho W_{1} es un 55% mayor que el ancho W_{2}. La primera paleta corta 63 se origina en el mismo extremo axial del rotor como la primera paleta larga 61, pero en una posición angular relativa al eje del rotor de 180º y tiene un ángulo de hélice de 50º. La longitud axial L_{3} de esta primera paleta corta es un 20% de la longitud L axial del rotor. El ancho de la punta de paleta de esta paleta es W_{3}. La segunda paleta corta 64 se origina en el mismo extremo axial del rotor que la segunda paleta larga 62, pero tiene una posición angular relativa al eje del rotor de 5º y tiene un ángulo de hélice de 33º. El ancho de la punta de esta paleta es W_{4}. El ancho W_{3} es un 55% mayor que el ancho W_{4}.

Las Figs. 4, 4A y 4B ilustran la orientación relativa de las paletas cuando se emplean dos de los rotores en una máquina mezcladora por lotes interna, intensiva, tal como se describe en la Fig. 1. Un medio de controlar el mezclado extensivo en tales mezcladoras por lotes es mediante la orientación de las paletas del rotor una respecto a la otra de tal modo que las paletas de rotor de cada rotor cruzan la ventana de interacción entre los rotores en una configuración predeterminada para forzar el intercambio de material de una cámara de la mezcladora a la otra cámara de la mezcladora. La primera paleta larga 61 de cada rotor 21 y 22 con el ángulo de hélice relativamente grande y alabeo o longitud axial L_{1} proporciona el barrido de la ventana de interacción entre los dos rotores. Estos patrones de flujo son más favorecidos por las segundas paletas largas 62 y las dos paletas cortas 63 y 64 que están diseñadas de modo que hay una paleta de ala siempre presente en la ventana de interacción entre los dos rotores toda la duración de cada rotación del rotor. Una orientación de rotor preferente tiene el punto de origen 71 de de la primera paleta 61 larga del primer rotor 21 entrando en la ventana de interacción entre los rotores dentro de una orientación angular que está dentro del rango desde 0º a 25º del punto de origen 72 de entrada de la segunda paleta larga 62 del segundo rotor 22 dentro de la ventana de interacción. En esta disposición, y como resultado de los ángulos de hélice de las dos paletas de rotor, cada paleta de rotor proporciona un barrido efectivo de las superficies de tratamiento del rotor adyacente proporcionando una renovación del material efectiva en estas superficies. Las paletas del rotor largas y cortas de los dos rotores barren completamente esencialmente toda la región de la mezcladora en el espacio entre los dos rotores asegurando que se favorece más de este modo el mezclado extensivo. Se desea además que la entrada del punto de origen 71 de la primera paleta larga de un rotor 21 que está dentro de la ventana de interacción arrastra la entrada del punto de origen 73 de la primera paleta larga 61 del segundo rotor 22 una posición angular de desde 90º hasta 180º. Sin embargo, se apreciará que son posibles otras alineaciones que favorecerán otros aspectos del proceso de mezcla, tales como la entrada de material y la descarga desde la mezcladora.

En los rotores de esta invención, el ángulo de hélice de la primera paleta larga 61 se elige para equilibrar la cantidad de material que se permite que pase sobre el hueco de la punta de la paleta del rotor y a lo largo de la longitud L1 de la paleta del rotor en la dirección axial. Un ángulo de hélice de desde 45º hasta 60º para esta primera paleta larga asegura que por encima del 50% del material acumulado delante de la paleta 61 de rotor es forzado a fluir en la dirección axial, para una mejora de la mezcla extensiva y del control de la temperatura de material. El resto del material acumulado delante de la paleta 61 de rotor fluye progresivamente circunferencialmente sobre la punta de paleta de rotor. Mientras que la adecuada selección del ángulo de hélice del rotor asegura las proporciones adecuadas del flujo de material radial y axial, la longitud de alabeo de la paleta de rotor o su longitud axial equivalente del 60% al 80% de la longitud del rotor controla la extensión del flujo de material axial. Por consiguiente, los rotores de esta invención aseguran que una proporción significativa del material acumulado delante de la primera paleta larga 61 de rotor atravesará la mayoría de la cámara mezcladora.

La colocación de la segunda paleta 62 de ala larga del rotor a 220º hasta 240º de posición angular relativa al eje del rotor permite que el material sea transferido libremente desde una paleta de rotor hasta la otra. El ángulo de hélice de 20º a 40º para esta paleta 52 asegura que una cantidad sustancial de material fluye en el hueco radial del rotor entre la punta de la paleta del rotor y la pared interna de alojamiento de la cámara mezcladora.

La mezcla dispersiva se logra sometiendo al material repetidamente a una tensión controlada una serie finita de veces. Entre los parámetros de diseño que afectan al nivel de tensión impuesto sobre el material cuando fluye a través del hueco radial entre la paleta de rotor y la pared interna de alojamiento son las velocidades de corte y la viscosidad del material predominantes. Esta última es característica de la estructura molecular del material que está siendo procesado y la temperatura de procesamiento. Los rotores de esta invención proporcionan medios efectivos mediante los cuales esta temperatura puede ser controlada efectivamente. Mientras, los niveles de tensión son dependientes de la velocidad de corte y de la temperatura. La cantidad de material que se permite que fluya en el hueco radial entre la punta de paleta de rotor y la superficie de la pared de cámara es una función del hueco de la punta y del ángulo de aproximación en la superficie de trabajo de la paleta de rotor. En esta invención los parámetros de diseño del rotor permiten un control efectivo sobre la cantidad de material que pasa a través de esta sección de la mezcladora.

Otro medio empleado en los rotores de esta invención para controlar la intensidad de mezcla es a través de la selección del ancho de la punta de paleta de rotor de acuerdo con la actividad de procesamiento deseada para cada paleta. Mientras, se puede utilizar igual punta de paleta para las dos paletas largas y/o para las dos paletas cortas, se prefiere que el ancho de paleta de la primera paleta larga 61 sea como mínimo un 50% mayor, y hasta aproximadamente un 200% mayor, que el ancho de paleta de la segunda paleta larga 62. De forma similar, se prefiere que el ancho de paleta de la primera paleta corta 63 sea como mínimo un 50% mayor que el ancho de paleta de la segunda paleta corta 64. También se ha considerado deseable que el ancho de la primera paleta corta 63 sea igual al ancho de la primera paleta larga 61 y que el ancho de la segunda paleta corta 64 sea igual al ancho de la segunda paleta larga 62. Mayores anchos de paleta aumentan la intensidad de la mezcla puesto que la duración de la mezcla como resultado del corte del material aumenta con el ancho de la punta de paleta del rotor. Si se desea, se pueden utilizar variaciones lineales en el ancho de la paleta de rotor desde el punto de origen de la paleta de rotor hasta el punto final de la paleta de rotor para optimizar más las características de la mezcla de cada paleta de rotor.

Las paletas cortas 63 y 64 del rotor de esta invención actúan desviando el material fuera de los puntos de origen de las paletas del rotor y por tanto fuera de las placas finales de la cámara mezcladora. Estas paletas desvían material fuera de las placas finales y eliminan las posibles áreas de estancamiento del flujo de material relativamente bajo, es decir, reducen la cantidad que se permite que entre en la región en los dos extremos de rotor reduciendo así el desgaste experimentado en estas regiones. Se elige el punto de origen angular de las paletas y la longitud axial de las paletas para que logren los propósitos antes mencionados y que permitan a la vez el flujo libre y no interrumpido de material a lo largo de la circunferencia y la longitud axial de la mezcladora.

Otra característica de los rotores de esta invención es los diferentes ángulos de aproximación de las paletas de rotor. El ángulo de aproximación es el ángulo formado por las tangentes a la pared interna de la cámara y la superficie de trabajo del rotor cerca de la punta de paleta del rotor. Esta región de "cuña" formada cerca de la punta del rotor asegura un flujo adecuado de material sobre la punta de paleta. En el primer rotor largo 61 el ángulo de aproximación varía entre 25º y 60º y principalmente favorece el flujo de material más axial que circunferencialmente. El ángulo de aproximación de la segunda paleta larga 62 varía entre 15º y 25º y asegura que la mayoría de material atrapado en la región de cuña de la paleta de rotor será forzado sobre la paleta de rotor a través del hueco radial formado por la punta de rotor y la pared interna de la cámara. En una realización preferente de esta invención el ángulo de aproximación de la primera paleta corta 63 es de como mínimo 5º, preferentemente de 5º a de 15º, mayor que el ángulo de aproximación de la segunda paleta corta 64. Por tanto, la primera paleta corta favorece la mezcla distributiva y la segunda paleta corta favorece en primer lugar la mezcla dispersiva.

En otra característica de los rotores de esta invención, los ángulos de aproximación de las dos paletas largas 61 y 62 pueden también variar a lo largo de la longitud de las dos paletas de rotor largas para influir en la cantidad de material que se permite que fluya axial o circunferencialmente sobre cada punta de paleta. Por ejemplo, el ángulo de aproximación de la primera paleta larga 61 de rotor podría variar desde un mínimo de 60º en el punto de origen de la paleta en el rotor hasta 25º en el punto de terminación de la paleta en el rotor, y en la segunda paleta larga 62 desde un ángulo de aproximación de 25º en su punto de origen hasta un ángulo de aproximación de 15º en su punto final. Generalmente, el ángulo de aproximación de la primera paleta larga 61 será como mínimo de 5º, preferentemente de 5º a 15º, mayor que el ángulo de aproximación de la segunda paleta larga 62. La selección adecuada de los ángulos de aproximación apropiados permite mejores medios para equilibrar entre las características de mezcla distributiva y dispersiva de cada una de estas paletas de rotor y por tanto del sistema que las emplea.

Los rotores de esta invención producen una productividad aumentada en las máquinas de mezcla interna, intensiva que los emplean. Más aún, también producen productos de mayor uniformidad y homogeneidad en un período de tiempo más corto. La productividad aumenta generalmente como mínimo un 20% o más con los rotores de esta invención comparado con los resultados obtenidos con los rotores de la técnica anterior. Los rotores permiten obtener un tiempo de ciclo reducido para mezclas por lotes, y también permiten una reducción significativa en la temperatura de descarga del material procesado.

Claims (19)

1. Un rotor de cuatro paletas (21, 22) para usar en una máquina (20) mezcladora por lotes interna intensiva, teniendo el rotor un eje (60) y una longitud axial desde un primer extremo del rotor hasta el segundo extremo opuesto del rotor y teniendo múltiples paletas (61, 62, 63, 64) de configuración generalmente helicoidal incluyendo una primera y una segunda paletas (61, 62) largas y una primera y segunda paletas cortas (63, 64);

teniendo su origen la primera paleta larga en el primer extremo del rotor a aproximadamente 0º de posición relativa al eje del rotor y teniendo una punta de paleta orientada al eje del rotor con un ángulo de hélice de entre aproximadamente 45º y 60º y teniendo una longitud axial de entre aproximadamente un 60% hasta aproximadamente un 80% de la longitud axial del rotor y un ángulo de aproximación que varía en el rango de desde aproximadamente 25º hasta 60º.

teniendo su origen la segunda paleta larga del rotor en el segundo extremo del rotor a aproximadamente 220º hasta aproximadamente 240º de posición angular relativa al eje del rotor y teniendo una punta de paleta orientada al eje del rotor con un ángulo de hélice de entre aproximadamente 20º hasta 40º y teniendo una longitud axial de entre aproximadamente el 60% hasta el 80% de la longitud axial del rotor y un ángulo de aproximación de entre aproximadamente 15º y 25º a condición de que el ángulo de aproximación de la primera paleta larga sea mayor que el ángulo de aproximación de la segunda paleta larga como mínimo en 5º;

teniendo las puntas de paleta de cada una de las primeras y segundas paletas un ancho, medido normal al ángulo de hélice de la paleta, con el ancho de la punta de la primera paleta larga siendo como mínimo un 50% más ancho que el ancho de la punta de la segunda de paleta larga;

teniendo el origen la primera paleta corta del rotor en el primer extremo del rotor en una posición angular que está en el rango de aproximadamente 170º hasta aproximadamente 190º relativa al eje del rotor, teniendo una punta de paleta orientada al eje del rotor con un ángulo de hélice que está en el rango de desde aproximadamente 25º hasta 60º, y teniendo una longitud axial de entre aproximadamente un 10% y un 30% de la longitud axial del rotor;

teniendo su origen la segunda paleta corta del rotor en el segundo extremo del rotor con una posición angular que está en el rango de aproximadamente 350º hasta aproximadamente 20º relativa al eje del rotor, y teniendo una punta de paleta orientada al eje del rotor con un ángulo de hélice que está en el rango de desde aproximadamente 25º hasta 60º, y teniendo una longitud axial de entre aproximadamente un 10% y un 30% de la longitud axial del rotor; y

teniendo las puntas de paleta de cada una de las primera y segunda paletas largas y primera y segunda paletas cortas una distancia radial esencialmente equivalente desde el eje del rotor.

2. Un rotor de cuatro paletas de la Reivindicación 1 en el que el ángulo de aproximación de la primera paleta larga es mayor que el ángulo de aproximación de la segunda paleta larga desde aproximadamente 5º hasta aproximadamente 25º.

3. Un rotor de cuatro paletas de la Reivindicación 1 en el que el ángulo de aproximación de la primera paleta corta está entre aproximadamente 25º hasta 40º, el ángulo de la segunda paleta corta está entre aproximadamente 15º y 25º, a condición de que el ángulo de aproximación de la primera paleta corta sea mayor que el ángulo de aproximación de la segunda paleta corta como mínimo 5º.

4. Un rotor de cuatro paletas de la Reivindicación 3 en el que el ángulo de aproximación de la primera paleta corta está entre 25º y 40º, el ángulo de aproximación de la segunda paleta corta está entre aproximadamente 15º y 25º, a condición de que el ángulo de aproximación de la primera paleta corta sea mayor que el ángulo de aproximación de la segunda paleta corta a desde 5º hasta aproximadamente 15º.

5. Un rotor de cuatro paletas de la Reivindicación 4 en el que el ángulo de aproximación de la primera paleta corta sea esencialmente el mismo que el ángulo de aproximación de la primera paleta larga y el ángulo de aproximación de la segunda paleta corta sea esencialmente el mismo ángulo de aproximación que el ángulo de aproximación de la segunda paleta larga.

6. Un rotor de cuatro paletas de la Reivindicación 5 en el que los ángulos aproximación de la primera paleta larga y de la primera paleta corta son cada uno de aproximadamente 29º y los ángulos de aproximación de la segunda paleta larga y la segunda paleta corta sean cada uno de aproximadamente 19º.

7. Un rotor de cuatro paletas de la Reivindicación 1 en el que los ángulos de hélice de la primera paleta larga y de la primera paleta corta sean cada uno de aproximadamente 50º y los ángulos de hélice de la segunda paleta larga y de la segunda paleta corta sean cada uno de aproximadamente 33º.

8. Un rotor de cuatro paletas de la Reivindicación 6 en el que los ángulos de hélice de la primera paleta larga y de la primera paleta corta sean cada uno de aproximadamente 50º y los ángulos de hélice de la segunda paleta larga y de la segunda paleta corta sean cada uno de aproximadamente 33º.

9. Un rotor de cuatro paletas de la Reivindicación 1 en el que cada una de las puntas de paleta de las primera y segunda paletas cortas tienen un ancho, siendo el ancho de la primera punta de la paleta corta como mínimo un 50% mayor que el ancho de la segunda punta de paleta corta.

10. Un rotor de cuatro paletas de la Reivindicación 9 en el que el ancho de la punta de la primera paleta larga es aproximadamente un 64% más ancho que el ancho de la punta de la segunda paleta larga, el ancho de la punta de la primera paleta corta es aproximadamente un 64% mayor que el ancho de la punta de la segunda paleta corta, con el ancho de la punta de la primera paleta corta siendo esencialmente igual al ancho de la punta de la primera paleta larga y el ancho de la punta de la segunda paleta corta siendo esencialmente igual al ancho de la punta de la segunda paleta larga.

11. Un rotor de cuatro paletas de la Reivindicación 8 en el que cada una de las puntas de paleta de la primera y segunda paletas cortas tiene un ancho, medido en dirección normal al ángulo de hélice de la paleta, siendo el ancho de la punta de la primera paleta corta como mínimo un 50% mayor que el ancho de la punta de la segunda paleta corta.

12. Un rotor de cuatro paletas de la Reivindicación 11 en el que el ancho de la punta de la primera paleta larga es de aproximadamente un 64% mayor que el ancho de la punta de la segunda paleta larga, siendo el ancho de la punta de la primera paleta corta de aproximadamente 64% mayor que el ancho de la punta de la segunda paleta corta, con el ancho de la primera paleta corta siendo esencialmente igual al ancho de la punta de la primera paleta larga y el ancho de la punta de la segunda paleta corta siendo esencialmente igual al ancho de la punta de la segunda paleta larga.

13. Un rotor de cuatro paletas de la Reivindicación 1 en el que la segunda paleta larga tiene su origen en una posición angular de aproximadamente 230º, la primera paleta corta tiene su origen en una posición angular de aproximadamente 180º, y la segunda paleta corta tiene su origen a aproximadamente 5º de posición angular relativa al eje del rotor.

14. Un rotor de cuatro paletas de la Reivindicación 8 en el que la segunda paleta larga tiene su origen en una posición angular de aproximadamente 230º, la primera paleta corta tiene su origen en una posición angular de 180º, y la segunda paleta corta tiene su origen en una posición angular de 5º relativa al eje del rotor.

15. Un rotor de cuatro paletas de la Reivindicación 10 en el que la segunda paleta larga tiene su origen en una posición angular de 230º, la primera paleta corta tiene su origen a aproximadamente 180º de posición angular, y la segunda paleta corta tiene su origen a 5º de posición angular relativa al eje del rotor.

16. Un rotor de cuatro paletas de la Reivindicación 12 en el que la segunda paleta larga tiene su origen en una posición angular de aproximadamente 230º, la primera paleta corta tiene su origen en una posición angular de aproximadamente 180º, y la segunda paleta corta tiene su origen en una posición angular de 5º relativa al eje del rotor.

17. En una máquina mezcladora por lotes interna que incluye un alojamiento que define una cámara mezcladora con cavidades respectivas que acomodan unos rotores de paletas contrarrotatorios no entremezclados primero y segundo con ejes paralelos en dichas cavidades, comunicando dichas cavidades en una región central de la cámara mezcladora situada generalmente entre dichos rotores para proporcionar una ventana de interacción entre dichos dos rotores, en la que dicho rotor tiene un extremo accionado y un extremo opuesto refrigerante estando el extremo accionado de cada rotor adyacente uno a otro en las cavidades, la mejora en la que cada uno de los dos rotores comprende un rotor de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, estando los rotores orientados en las respectivas cavidades de tal modo que la primera paleta larga del primer rotor tiene su origen en el extremo accionado del primer rotor y la primera paleta larga del segundo rotor tiene su origen en el extremo refrigerante del segundo rotor.

18. La máquina mezcladora de la Reivindicación 17 en la que los rotores están orientados en la máquina mezcladora de tal modo que la entrada del punto de origen de la primera paleta larga del rotor dentro de la ventana de interacción entre los rotores arrastra la entrada del punto de origen de la primera paleta larga del otro rotor con un ángulo de desde 90º hasta 180º.

19. La máquina mezcladora de la Reivindicación 17 en la que los rotores están orientados en la máquina mezcladora de tal modo que la entrada del punto de origen de la primera paleta larga del primer rotor dentro de la ventana de interacción entre los rotores está dentro de una orientación angular en el rango que va desde 0º hasta 25º de la entrada del punto de origen de la entrada de la segunda paleta larga (62) del segundo rotor (22) dentro de la ventana de interacción.