FI90732B - Sekoitin - Google Patents

Description

90732

Sekoitin

Esillä olevan keksinnön kohteena on laite fluidien sekoittamiseksi, jossa on oleellista sekoitussäiliön sivulta 5 syvälle säiliötilaan ulottuva sekoitinakseli, jonka päässä on sekoitinelin. Sekoitinakseli on keksinnön mukaisesti laakeroitu sekoitinelimen läheltä ja sekoitinakselin runkorakenne suojauksineen muodostaa fluidivirtauksia edistävän suppenevan muodon sekoitinelintä kohti. Huoltoa 10 varten voidaan sekoitinakseli käyttölaitteineen siirtää säiliön ulkopuolelle huoltoasentoon ilman, että säiliötä tarvitsee tyhjentää.

Tällaisia laitteita, joita kutsutaan sekoittimiksi, 15 käytetään yleisesti puunjalostusteollisuudessa sekä muussa kemian teollisuudessa erilaisten fluidien sekoittamiseksi keskenään ja kiinteiden aineiden sekoittamiseksi fluideihin. Laitteet pyritään rakentamaan sellaisiksi, että niissä saavutetaan mahdollisimman suuri sekoitustehokkuus 20 mahdollisimman pienellä teholla. Laitteet pyritään rakentamaan myös mahdollisimman toimintavarmoiksi ja niin, että akselitiivisteen ja laakerien huolto tai vaihto voidaan suorittaa sekoitussäiliötä tyhjentämättä.

25 Yleisesti käytetyissä sivulta sekoitussäiliöön asennettavissa sekoittimissa sekoitinelimen ulottuma säiliöön on suhteellisen pieni, mutta tästä huolimatta akselin tuenta on melko kaukana sekoitinelimen aiheuttaman kuormituksen vaikutuskohdasta. Akselin tuenta on toisin sanoen pyritty 30 järjestämään joko kokonaan säiliön ulkopuolelle tai ainakin lähelle säiliön seinämää, jotta mahdolliset korjaustyöt pystyttäisiin suorittamaan. Tämä johtaa paksun sekoitinakselin käyttöön erilaisten rasitusten aiheuttamien taipumien minimoimiseksi. Seurauksena tästä on suurten akselitii-35 visteiden käyttö sekä huolimatta akselin paksuntamisesta tiivistyksen kannalta haitalliset akselin taipumat.

2

Edellä pääpiirteittäin kuvatusta rakenteesta voidaan esittää esimerkkinä vaikkapa DE-hakemusjulkaisun 31 50 537 mukainen ratkaisu, jossa sekoitin on asennettu sekoitus-säiliön seinämään järjestettyyn laippaan siten, että koko 5 sekoitinyksikkö on poistettavissa säiliöstä kokonaan. Kuitenkin ao. julkaisun mukaisen laitteen huomattavimpana epäkohtana on se, että sekoitinta ei voida poistaa kokonaisuudessaan ilman, että sekoitussäiliö tyhjennetään ainakin sekoittimelle varatun aukon alareunaan saakka. Toisena 10 epäkohtana kannattaa mainita myös kuvioista hyvin esille tuleva akselin suuri paksuus, jolla pyritään estämään akselin taipumia ja sitä kautta laakerointiin ja tiivistykseen kohdistuvia rasituksia.

15 Toisena tekniikan tason mukaisena rakenteena kannattaa mainita US patenttijulkaisussa 3,539,155 kuvattu sekoitin, jossa itse sekoitussäiliö on kokonaan suljettu ja sekoitti-men käyttö on järjestetty voimakkaiden magneettien avulla säiliön kansiosan läpi. Se, mikä tekee mainitusta julkai-20 susta mielenkiintoisen, on sekoitinakselia ympäröivä kartiomainen vaippa, jonka yhteyteen sekä sekoitinelimen viereen että lähelle "magneettikytkintä" on järjestetty laakeroinnit. Siten sekoitinakseli on saatu ihanteellisesti tuettua, mutta laitteen huoltoa ei ole otettu millään 25 tavalla huomioon. Tietenkin, koska kyseessä on sekoitus-säiliön kanteen asennettu sekoitin, voidaan koko sekoitin poistaa säiliöstä tarvitsematta tyhjentää säiliötä. Kuitenkaan sama periaate ei sovi, jos sekoitin onkin asennettu säiliön sivuseinämään. Tällöin joudutaan ottamaan 30 huomioon suuri joukko erilaisia tekijöitä lähtien akselin taipumisesta painovoiman vaikutuksesta ja päätyen erilaisiin tiivistysongelmiin sekä laitteen käytön aikana että laitetta huollettaessa. Mitään näistä ongelmista ei ole huomioitu mainitun tekniikan tason julkaisun yhteydes-35 sä, koska siihen ei ole ollut tarvetta. Kuitenkin hyvin monissa tapauksissa ei edes ole mahdollisuutta valita sekoittimen sijaintia sekoitussäiliön suhteen, vaan n 90732 3 sekoitin on sijoitettava säiliön kylkeen tuopa se kuinka paljon ongelmia tahansa.

Huoltomahdollisuus on joissakin kylkiasennustapauksissa 5 onnistuttu toteuttamaan asentamalla sekoitinakselille huoltotilanteessa suljettava lisätiiviste, jolloin akseli-tiiviste voidaan tyypistä riippuen vaihtaa mikäli tiiviste on jaettavaa mallia. Laakerit ja jakamattomat tiivisteet voidaan eräissä malleissa vaihtaa purkamalla pois kaikki 10 käyttölaitteet ja laakeritukirakenteet sekä tukemalla akseli tilapäisesti.

Tämän keksinnön päämääränä on saada aikaan sekoitin, jossa on entistä parempi sekoitustehokkuuden ja tarvittavan tehon 15 suhde ja jossa akselitiivistys on mahdollista toteuttaa oleellisesti taloudellisemmin pienikokoisilla vuotamattomilla tiivisterakenteilla. Lisäksi voidaan säiliötä tyhjentämättä nopeasti irroittaa sekoitinlaite akseleineen huoltoa tai vaihtoa varten, mikä on oleellista erikoisesti 20 suurten säiliöiden ollessa kysymyksessä. Koska kaikki sekoittimen liikkuvat osat lukuunottamatta itse sekoi-tinelintä voidaan helposti irroittaa, tulee keksinnön mukaista sekoitinta käytettäessä äärimmäisen harvoin vastaan tilanne, jossa säiliö tarvitsisi tyhjentää sekoit-25 timen huoltoa varten. Oikeastaan ainoa syy, mikä aiheuttaa säiliön tyhjentämisen, on sekoitinelimen siiven tai lavan katkeaminen tai irtoaminen navasta, jolloin jo itse siiven tai lavan löytämiseksi fluidin seasta täytyy säiliö tyhjentää.

30

Keksinnön mukaiselle sekoittimelle on tunnusmerkillistä, että sekoittimen runkoon on sekoitinelimen läheisyyteen järjestetty sekoitinakselin laakerointi ja tiivistys, ja että runkoa ympäröi siitä erillään oleva suojakuori, joka 35 estää säiliön sisältämän fluidin pääsyn kosketuksiin rungon kanssa.

4

Keksinnön raukaista sekoitinelintä selitetään seuraavassa yksityiskohtaisemmin oheisiin piirustuksiin viittaamalla, joista

Fig. 1 esittää keksinnön mukaista sekoitinta käyttöasennos-5 saan, ja

Fig. 2 kuvion 1 mukaista sekoitinta huoltoasemassaan.

Kuvioiden 1 ja 2 mukaisesti keksinnön mukainen sekoitin koostuu kahdesta pääasiallisesta osakokonaisuudesta 10 ja 10 50. Osakokonaisuus 10 on liikuteltava, toisin sanoen vedettävissä ulospäin säiliöstä 80 siten, että kaikki tarvittavat huoltotoimenpiteet voidaan suorittaa yksinkertaisesti ilman tarvetta tyhjentää säiliötä 80 tai purkaa tarpeettoman paljon itse sekoitinta. Osakokonaisuuteen 10 15 kuuluu mm. kannatusteline 12, tähän kiinnitetty sekoittimen käyttömoottori 14, vaihde 16 (tavallisimmin alennusvaihde), siitä kohti säiliön 80 sisäosia ojentuva runko 18 kiin-nityslaippoineen 20 säiliön 80 seinämään kiinnittämistä varten. Lisäksi runkoon 18 on laakeroitu sekoittimen 20 käyttöakseli 22 siten, että ulompi, toisin sanoen vaihteesta 16 katsottuna akselin ulomman pään, tukilaakeri 24 on järjestetty mahdollisimman lähelle akselin 22 päätä ja siten myös lähelle sekoitinelintä. Samoin runkoon 18 on järjestetty akselitiiviste 26 ja tiivistepesä 28. Ak-25 selitiiviste 26 on järjestetty niin, että se estää sekoi-tussäiliön sisältämän fluidin vuotamisen akselia pitkin kohti runkoa 18. Mikäli kuitenkin tiivistys kyseisessä kohdassa pettää, pääsee fluidi virtaamaan rungon 18 päätyosalle saakka. Kuitenkin tiivistepesään 28 on järjes-30 tetty aukkoja, joista fluidi pääsee virtaamaan suojakuoren sisäpinnalle ja sitä pitkin ulos säiliöstä ja sekoittimesta ilman vaaraa, että fluidi pääsisi vahingoittamaan sekoitin-akselin laakerointia 24. Samalla järjestelyllä on myös varmistettu, että laakerin rasvojen tai öljyjen vuotaessa 35 ne eivät pääse sekoitettavan fluidin joukkoon, vaan valuvat jo kuvattua tietä ulos sekoittimesta. Siten sekoittimen ja

II

90732 5 sekoitussäiliön liittymäkohdasta voidaan helposti tarkkailla, onko laitteisto täysin kunnossa ja jos jotain vuotaa, on helppo päätellä, onko kyseessä tiivisteen vai laakerin vaurioituminen. Akselin 22 päähän on edullisesti koneis-5 tettu FI- patenttihakemuksen 864730 mukainen spiraalimainen kiilaosa 30, johon sekoitinelin vastaavan kiilaosan avulla kiinnitetään. Kyseisen tyyppinen kiilakiinnitys mahdollistaa sen, että osakokonaisuus 10 voidaan vetää ulos säiliöstä siten, että sekoitinelin jää säiliön 80 sisälle.

10 Kyseinen spiraalimainen kiilakiinnitys on rakenteeltaan luotettava, pystyy siirtämään suuria vääntömomentteja, mutta ei kuitenkaan lukkiudu tiukasti kiinni vääntävän momentin vaikutuksesta kuten tavanomaiset kiilakiinnityk-set, joissa kiila pyrkii leikkautumaan. Mikäli puolestaan 15 käytettäisiin tavanomaista kierrekiinnitystä, olisi silläkin taipumus jumittua niin tiukasti kiinni, että pelkästään akselista vetämällä ei olisi toivoakaan saada kiinnitystä aukenemaan. Runkoon 18 ja kannatustelineeseen 12 on järjestetty rullat 32 osakokonaisuuden 10 siir-20 tämiseksi ulospäin säiliöstä 80 huoltotoimenpiteitä varten.

Toiseen osakokonaisuuteen 50 kuuluu säiliön 80 seinämään kiinteästi järjestetyt osat tai huoltoasennossakin säiliön 25 sisälle jäävät osat. Ainoana säiliön 80 ulkopuolisena osana on siirtotuki 52, joka olennaisesti koostuu kahdesta kiskosta 54, jotka on sovitettu toimimaan yhdessä osakokonaisuuden 10 rullien 32 kanssa osakokonaisuuden 10 siirtämiseksi ulospäin säiliöstä 80 huoltoasentoon. Siirto-30 tuki 52 on kiinnitetty säiliön 80 seinämässä olevaan kiinnityslaippaan 72, johon on myös kiinnitetty, siis säiliön 80 sisäpuolelle ojentuvasti, fluidivirtauksia edistävä, kohti sekoituselintä suppeneva suojakuori 56 laipastaan 58, jonka vastakkaisessa päässä on tiivistelaip-35 pa 60. Tiivistelaippaan 60 on vielä kiinnitetty ns. liukulaippa 62, jolla on tarkoitus varmistaa se, että sekoitinelin ei pääse missään vaiheessa putoamaan säiliön 6 sisälle. Tällainen vaarahan syntyy, jos jostakin syystä käyttömoottori edes hetkellisesti pyörii väärään suuntaan, jolloin edellä mainitun patenttihakemuksen mukainen spiraalikiilakiinnitys pyrkii aukeamaan ja irroittamaan 5 sekoitinelimen akseliltaan 22. Itse sekoitinelin on esimerkiksi potkuri, jonka siivet 64 on kiinnitetty napaan 66. Navassa 66 on keskeinen akselin 22 kiilaosaa 30 vastaavalla spiraalimaisella kiilauralla varustettu reikä 68. Napaan 66 kuuluu lisäksi porrasmainen ulkonema 70, 10 jonka säde on suurempi kuin liukulaipan 62 sisäsäde, ja toinen porrasmainen ulkonema 72, jonka olennaisimpana tehtävänä on toimia tiivistelaipan 60 sylinterimäiselle ulkopinnalle työstettyihin kahteen tiivisteuraan 74 järjestettyjen O-renkaiden 76 tiivistävänä vastinpintana. 15 Navan 66 keskeisen reiän 68 säiliön seinämän puoleinen pää on avarrettu olennaisesti kartiomaiseksi, jotta akseli 22 ohjautuisi asennusvaiheessa helposti reikäänsä 68.

Kun sekoitin on käynnissä, on fluidivirtaus kuviossa 1 20 esitetyn kaltainen. Suoritetuissa kokeissa on todettu, että fluidivirtaus ja tähän sidoksissa oleva sekoituksen tehokkuus kasvaa voimakkaasti sekoituselimen säiliöönulottuman myötä aina ulottumaan 0.5 kertaa sekoitussäiliön säde saakka. Käytännössä esiintyvillä säiliögeometrioilla 25 ulottuman tulisi useimmiten olla alueella 1 - 1.5 m.

Kuitenkin ennalta tunnetuilla ratkaisuilla, joissa sekoitinelin oli asennettu sekoitinakselin päähän ja akselin sekoittimen puoleinen laakerikin oli jätetty säiliön seinämän läheisyyteen, rasittavat sekoitinakselia vääntö-30 kuormitus ja taivutuskuormitus, joka aiheutuu sekä sekoituselimen ja akselin painosta että sekoituselimen epätasaisesta kuormittumisesta johtuvasta siipimomentista. Taivu-tuskuormituksesta aiheutuva akselin taipuma tiivisteen kohdalla johtaa tiivistevuotoihin, tiivisteen nopeaan 35 kulumiseen, tiivisteen rikkoutumiseen ja hyvinkin arvokkaiden erikoistiivisteiden tai -ratkaisujen käyttöön, mikäli etäisyys laakerituennasta sekoitinelimeen on suuri.

n 90732 7

Esillä olevan keksinnön mukaisella rakenteella saavutetaan pieni akselitaipuma, jolloin voidaan turvallisesti käyttää esimerkiksi pienikokoisia pumpputeollisuuden käyttämiä suursarjavalmistuksen edut omaavia liukurengastiivisteitä 5 tai vastaavia. Vastaavasti myös muut sekoitinyksikköön vaikuttavat rasitukset pienenevät niin, että pystytään tulemaan toimeen ohuemmalla akselilla ja siitä syystä myös pienemmillä ja halvemmilla sarjavalmisteisilla laakereilla.

10 Sekoittimen kuluvina tai muuten vaurioalttiina osina ovat käyttölaite, vaihde, toisioakselin laakerointi ja akselitiivisteet. Tämän keksinnön mukaisella sekoittimella ovat edellä luetellut osat ja erikoisesti akselitiiviste rakenteellisilla ratkaisuilla varmistettu kestäviksi. Jos 15 sekoittimessa kuitenkin esiintyy käyntihäiriöitä, voidaan sekoitin nopeasti ja ilman sekoitinsäiliön tyhjennystä nopeasti purkaa tai vaihtaa toiseen samanlaiseen sekoitti-meen.

20 Itse laitteen purkaminen ja kokoaminen tapahtuu seuraavasti: Sekoitin pysäytetään ja irroitetaan kiinnityslaipan 72 mutterit. Tällöin sekoittimen osakokonaisuus 10 on aksiaalisuunnassa irrallaan ja tuettuna kiskoille 54 rullilla 32. Sekoitinta siirretään aksiaalisuunnassa 25 ulospäin kiinnityslaipassa 72 olevien siirtoruuvien avulla tai jollakin muulla sopivalla tavalla. Tällöin tiiviste-pesässä 28 oleva liukupinta s.o. pesän ulkopuolinen sylinterimäinen pinta siirtyy tiivistelaipan 60 suhteen ja sekoitinelimen iiapaosan 66 porrasmainen ulkonema 72 siirtyy 30 tiivistelaipan 60 aukkoon. Tiivistelaipassa 60 olevan kaksoistiivistyksen 74, esimerkiksi O-renkaiden 76 ansiosta tiivistys säiliöön 80 on aina aukoton. Sekoitinta siirretään, kunnes navan 66 rajoittimet, liukulaipan 62 yhteydessä, estävät siirtymisen. Siirtomatka voidaan 35 järjestää luettavaksi myös esimerkiksi siirtotukeen 52 tehdyistä merkinnöistä. Tämän jälkeen napa 66 lukitaan 8 paikoilleen lukituslaitteella 78 kiertämällä tätä esimerkiksi kiertotangon välityksellä. Lukituslaiteessa 78 oleva epäkeskorengas kiertyy sekoitinelimen navassa 66 olevaan uraan ja kiristyy epäkeskorenkaan ansiosta napaan 66.

5 Mikäli käytetään jo edellä mainitussa patenttihakemuksessa esitettyä spiraalikiilakiinnitystä 30, 58, kierretään sekoitinakselia 22 esimerkiksi vaihteen 16 kytkimestä, jolloin akseli 22 irtoaa navasta 66 ja osakokonaisuus 10 voidaan siirtää edelleen. Käytössä olevista spiraalikiila-10 sovellutuksista saatujen kokemusten mukaan akseli irtoaa navasta helposti. Kun akseli on täysin irti, siirretään osakokonaisuutta 10 siirtotukien 52 kiskojen 54 varassa rajoittimeen saakka. Siirto voi tapahtua siirtopyörästä vivun avulla tai muulla sopivalla tavalla. Sekoitin on 15 tällöin huoltoasemassaan ja esimerkiksi tiiviste tai laakeri voidaan vaihtaa taikka koko sekoitinyksikkö voidaan siirtää korjaamolle ja tuoda toinen vastaavanlainen sekoitinyksikkö tilalle.

20 Tiivistys säiliöön 80 säilyy koko huolto-operaation ajan. Suojakuoren 56 laipparengas 58 on koko ajan kiinni säiliön 80 laipparenkaassa 82 ja napa 66 on suojakuoren 56 tiivis-telaipan 60 sisällä. Napa 66 on lukittuna tiivistelaippaan 60 ja lisäksi napaan 66 vaikuttaa säiliön 80 hydrostaatti-25 sesta tai muusta paineesta ja navan 66 halkaisijasta riippuva voima. Kun huolto- ym. muut toimenpiteet on suoritettu, osakokonaisuus siirretään käyttöasemaan päinvastaisessa järjestyksessä.

30 Lopuksi on syytä huomata, että vaikka edellä on hyvinkin orjallisesti ja yksityiskohtaisesti kuvattu vain yhtä keksinnön edullista suoritusmuotoa, on se tehty vain siinä tarkoituksessa, että keksinnön mukaisen laitteen uusi ja ennalta tuntematon rakenne ja sen oivallinen käyttökelpoi-35 suus kävisi mahdollisimman hyvin selväksi. Siten monissa keksinnön muunnelmissa ja variaatioissa on mahdollista hyvinkin suuressa määrin poiketa edellä esitetystä ilman,

II

90732 9 että jouduttaisiin keksinnön oheisissa patenttivaatimuksissa vain ja ainoastaan määritellyn suojapiirin ulkopuolelle.

Claims (9)

10

1. Sekoitin, joka koostuu pääasiassa sekoitussäiliön seinämän yhteyteen järjestetyistä käyttölaitteista, sekoi- 5 tussäiliön sisälle ulottuvasta mainittujen käyttölaitteiden mekaanisesti käyttämästä akselista ja kyseisen akselin päähän kiinnitetystä sekoituselimestä, tunnettu siitä, että sekoittimen runkoon (18) on sekoitinelimen (64, 66) läheisyyteen järjestetty sekoitinakselin (22) laakerointi 10 ja tiivistys, ja että runkoa (18) ympäröi siitä erillään oleva suojakuori (56), joka estää säiliön sisältämän fluidin pääsyn kosketuksiin rungon (18) kanssa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sekoitin, tunnettu 15 siitä, että sekoittimen runko-osa (18) laakereineen ja tiivisteineen on järjestetty säiliön (80) sisälle ulottuvan ja sen seinämään kiinnitetyn suojakuoren (56) sisälle siten, että sekoitin on irroitettavissa säiliöstä (80) siten, että sekoittimen liikkuvista osista ainoastaan 20 sekoitinelin (64, 66) jää säiliön (80) sisälle, jolloin säiliön tyhjentämiseltä vältytään.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sekoitin, tunnettu siitä, että suojakuori (56) ulottuu aivan sekoitinelimen 25 välittömään läheisyyteen.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sekoitin, tunnettu siitä, että suojakuoren (56) sekoitinelimen (64, 66) puoleiseen päähän on järjestetty tiivistelaippa (60), 30 jonka yhteyteen on järjestetty ainakin yksi tiiviste-elin (76), joka tiivistää suojakuoren (56) sisäpuolisen tilan sekoitussäiliön (80) suhteen.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen sekoitin, tunnettu 35 siitä, että tiivistelaippa (60) yhdessä tiiviste-elimen II 90732 11 (76) ja sekoittiraen rungon (18) päähän järjestetyn tiivis-tepesän (28) kanssa tiivistää suojakuoren (56) sisäpuolisen tilan sekoitussäiliön (80) suhteen sekoittimen ollessa käyttöasennossa. 5

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen sekoitin, tunnettu siitä, että tiivistelaippa (60) yhdessä tiiviste-elimen (76) ja sekoitinelimen (64,66) navan kanssa tiivistää suojakuoren (56) sisäpuolisen tilan sekoitussäiliön (80) 10 suhteen sekoittimen ollessa huoltoasennossa.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sekoitin, tunnettu siitä, että sekoitussäiliön (80) seinämän yhteyteen on järjestetty siirtotuki (52), jonka varassa sekoitin (10) 15 vedetään ulos säiliöstä.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen sekoitin, tunnettu siitä, että siirtotuen (52) yläreunat sekoittimen (10) molemmin puolin muodostuvat kiskoista (54), joiden varaan 20 sekoitin (10) on tuettu rullilla (32).

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sekoitin, tunnettu siitä, että suojakuori (56) muodostaa virtauksen ohjauskar-tion, jonka ulottuma säiliöön (80) on luokkaa 0.5 kertaa 25 säiliön säde. 12