NL9100454A

NL9100454A - Rotary mixing machine - has radial passage between inlet and outlet in radial mixing member typically formed by coil

Info

Publication number: NL9100454A
Application number: NL9100454A
Authority: NL
Original assignee: Tbma Europ
Priority date: 1991-03-14
Filing date: 1991-03-14
Publication date: 1992-10-01

Abstract

The mixing machine has a radial mixing member rotating on an axis. The member forms one or more radial passages, with an inlet connected to the surroundings, and an outlet at a distance in the radial direction from the inlet, and discharging into the surroundings. The passage cross-section can increase from inlet to outlet, and the member can be formed by a coil body whose axis is at right angles to the axis of rotation. It can be mounted on a shaft contg. a passage with inlet from the surroundings at one end and connected to the member inlet at the other. The coil body can be of spring material, with turns moving apart under centrifugal force.

Description

Korte aanduiding: Menginrichting.Short designation: Mixing device.

De uitvinding heeft betrekking op een menginrichting, omvattend een rond een rotatieas roterend radiaal uitstekend mengelement.The invention relates to a mixing device, comprising a radial projecting mixing element rotating about an axis of rotation.

Dergelijke menginrichtingen zijn in vele verschillende uitvoeringsvormen bekend; zij berusten op het principe door middel van de radiaal uitstekende mengelementen in het te mengen materiaal wervels en stromingen op te wekken die de menging tot stand moeten brengen. In vele gevallen is het mengeffect daarbij afhankelijk van de rotatierichting van het mengelement.Such mixing devices are known in many different embodiments; they are based on the principle of creating vortices and flows in the material to be mixed by means of the radially projecting mixing elements which are to effect the mixing. In many cases, the mixing effect depends on the direction of rotation of the mixing element.

De uitvinding beoogt een menginrichting te verschaffen welke met een zeer eenvoudige opbouw en een zeer beperkte energieopname een uitstekende menging van alle denkbare vloeistoffen en materialen verzekert.The object of the invention is to provide a mixing device which, with a very simple construction and very limited energy consumption, ensures excellent mixing of all conceivable liquids and materials.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat het mengelement tenminste een in radiale richting verlopend kanaal bepaalt met een met de omgeving in verbinding staande inlaat en een radiaal op afstand daarvan in de omgeving uitmondende uitlaat.This object is achieved according to the invention in that the mixing element defines at least one radially extending channel with an inlet communicating with the environment and an outlet radially spaced from it in the environment.

Zich in het kanaal bevindend materiaal zal als gevolg van de daarop inwerkende centrifugaalkracht in radiale richting naar de uitlaat stromen en via deze het kanaal verlaten; het uitstromend materiaal wordt aan de inlaatzij-de aangevuld zodat in de omgeving van het mengelement een materiaalstroming op gang komt die resulteert in een uitstekende menging.Material contained in the channel will flow radially towards the outlet as a result of the centrifugal force acting thereon and exit the channel through it; the outflowing material is replenished on the inlet side so that a material flow starts in the vicinity of the mixing element, resulting in excellent mixing.

Dit mengeffect wordt nog versterkt wanneer de doorlaat van dit kanaal vanaf .de inlaatzijde naar de uitlaatzijde toeneemt. De kleinere doorlaat aan de inlaatzijde heeft tot gevolg dat daar de stromingssnelheid in radiale richting groter zal zijn dan aan de uitlaatzijde resulterend in een druksverschil dat de toestroomsnelheid doet vergroten en het optreden van de menging begunstigende wervelingen bevordert.This mixing effect is further enhanced when the passage of this channel increases from the inlet side to the outlet side. The smaller passage on the inlet side means that since the flow velocity in the radial direction will be greater than on the outlet side, resulting in a pressure difference that increases the flow velocity and promotes the occurrence of mixing-favoring vortices.

Verdere uitvoeringsvormen der uitvinding zijn beschreven in de conclusies 3 tot en met 6 terwijl in een bijzonder gunstige uitvoeringsvorm het element althans gedeeltelijk bestaat uit op elkaar aansluitende windingen gevormd uit veerkrachtig materiaal met zodanige elasticiteit dat deze zich tijdens bedrijf onder invloed van de centrifu-gaalkracht van elkaar kunnen verwijderen. Daardoor heeft men bij het ontwerp van de inrichting niet alleen de grootte der toevoeropening vergaand in de hand doch door de tijdens bedrijf voortdurend in beweging zijnde individuele windingen wordt een bijzonder sterk emulgerend en disperge-rend effect bereikt.Further embodiments of the invention are described in claims 3 to 6, while in a particularly favorable embodiment the element consists at least partly of mutually connected windings formed of resilient material with such elasticity that during operation under the influence of the centrifugal force of can remove each other. As a result, not only the size of the feed opening is largely controlled in the design of the device, but the individual windings which are constantly moving during operation provide a particularly strong emulsifying and dispersing effect.

Volgens de uitvinding kan een aantal elementen concentrisch rond de as zijn aangebracht, eventueel op verschillende niveau's. Ook ligt het binnen het kader van de uitvinding het mengelement respectievelijk de mengelementen door een magneetveld te ondersteunen en aan te drijven.According to the invention, a number of elements can be arranged concentrically around the axis, possibly at different levels. It is also within the scope of the invention to support and drive the mixing element or the mixing elements by a magnetic field.

Opgemerkt wordt dat het gebruik als uitsluitend roerin-richting onder de gevraagde uitsluitende rechten valt.It is noted that use as a stirrer only falls under the requested exclusive rights.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening. Hierin is: figuur 1 een schematische afbeelding ter toelichting van het principe der uitvinding, figuur 2 een afbeelding, overeenkomstig figuur 1, van een gewijzigde uitvoeringsvorm der uitvinding, figuur 3 een perspectivische afbeelding van een bijzonder gunstige uitvoeringsvorm der uitvinding, figuur 4 een schematische afbeelding van een uitvoeringsvorm waarbij de materiaaltoevoer naar de mengelementen plaatsvindt via een holle aandrijfas, figuur 5 een perspectivische uitvoeringsvorm van een complete menginrichting waarin het mengelement volgens figuur 3 wordt toegepast met daarin aangegeven de tijdens bedrijf optredende stromingsrichtingen.The invention is elucidated with reference to the drawing. Herein: figure 1 is a schematic representation for explaining the principle of the invention, figure 2 is a representation, in accordance with figure 1, of a modified embodiment of the invention, figure 3 is a perspective representation of a particularly favorable embodiment of the invention, figure 4 is a schematic representation of an embodiment in which the material supply to the mixing elements takes place via a hollow drive shaft, figure 5 shows a perspective embodiment of a complete mixing device in which the mixing element according to figure 3 is used, indicating the flow directions occurring during operation.

Figuur 1 toont een holle buis 2 die in het midden is bevestigd aan een aandrijfas 4 welke in de richting van de pijl 6 roterend wordt aangedreven. De buis 2 heeft nabij het midden een eerste krans inlaatopeningen 8a, 8b en een tweede krans inlaatopeningen 10a, 10b; de beide open einden 12a, 12b vormen de uitlaat. Deze buis vormt een mengelement volgens de uitvinding; het daarin aanwezige kanaal 14a, 14b wordt bepaald door de buitenwand 16 die een omwentelingslichaam vormt rond de hartlijn 18 ervan die loodrecht staat op de as 4.Figure 1 shows a hollow tube 2 which is centrally attached to a drive shaft 4 which is rotatably driven in the direction of the arrow 6. The tube 2 has a first wreath inlet openings 8a, 8b and a second wreath inlet openings 10a, 10b near the center; the two open ends 12a, 12b form the outlet. This tube forms a mixing element according to the invention; the channel 14a, 14b present therein is defined by the outer wall 16 which forms a body of revolution about its axis 18 which is perpendicular to the axis 4.

Wanneer het mengelement 2 is gevuld met materiaal - dat van elke soort kan zijn, een vloeistof, suspensie van materialen of korrelvormig materiaal - en roterend via de as 4 wordt aangedreven zal op een massadeeltje Δ.Μ, (aangegeven nabij één der einden, bijvoorbeeld het einde 12a) een radiaal naar buiten gerichte kracht F worden uitgeoefend; dit deeltje zal zich dus radiaal naar buiten bewegen. Aldus komt een materiaalstroom op gang in de richting van de pijlen 20. Het naar buiten verplaatste materiaal moet uiteraard worden aangevuld en dit geschiedt door materiaal dat volgens de pijlen 22 via de krans inlaatopeningen 8a, 10a toestroomt en eveneens radiaal naar buiten wordt gestuwd. Aldus ontstaat rond het mengelement een zeer intensieve stroming die tot een uitstekende menging leidt.When the mixing element 2 is filled with material - which can be of any kind, a liquid, suspension of materials or granular material - and is driven rotatingly via the shaft 4, a mass particle Δ.Μ (indicated near one of the ends, for example, the end 12a) a radially outwardly directed force F is applied; so this particle will move radially outward. Thus, a flow of material is started in the direction of the arrows 20. The outwardly displaced material must of course be replenished and this is done by material which flows in according to the arrows 22 through the inlet openings 8a, 10a and is also pushed out radially. This results in a very intensive flow around the mixing element, which leads to excellent mixing.

Het bereikt effect kan nog worden vergroot wanneer, zoals figuur 2 toont, het mengelement 2a wordt uitgevoerd als een kegelvormig omwentelingslichaam 24a, 24b rond de hartlijn 26 waarbij nabij de as 4a de doorlaat Dl kleiner is dan de doorlaat D2 nabij de uitlaat 28a respectievelijk 28b. Nabij de as zijn ook hier de kransen openingen 30a, 30b, 32a, 32b via welke het materiaal toestroomt. Ten opzichte van de uitvoeringsvorm volgens figuur 1 is er hier echter het verschil dat, daar de doorlaat Dl kleiner is dan D2 de radiale stromingssnelheid aan de inlaatzijde hoger zal zijn dan aan de uitlaatzijde. Dit leidt als gevolg van het Venturi-effect tot een drukverschil, een hogere stromingssnelheid en het optreden van wervels met als resultaat een veel intensievere menging van het materiaal.The effect achieved can be further enhanced if, as shown in Figure 2, the mixing element 2a is designed as a conical revolution body 24a, 24b about the axis 26, where the passage D1 near the axis 4a is smaller than the passage D2 near the outlet 28a and 28b, respectively. . Near the shaft here too are the crowns of openings 30a, 30b, 32a, 32b through which the material flows. With respect to the embodiment according to figure 1, however, there is the difference here that, since the passage D1 is smaller than D2, the radial flow velocity on the inlet side will be higher than on the outlet side. As a result of the Venturi effect, this leads to a pressure difference, a higher flow velocity and the occurrence of vortices, resulting in a much more intensive mixing of the material.

Figuur 3 toont in perspectief een in de praktijk bijzonder gunstig gebleken uitvoeringsvorm der uitvinding. Bij deze uitvoeringsvorm heeft het mengelement geen vaste buitenwand doch wordt deze wand gevormd uit een wikkeling van veerkrachtig draadvormig materiaal.Figure 3 shows in perspective an embodiment of the invention which has proved to be particularly favorable in practice. In this embodiment, the mixing element does not have a fixed outer wall, but this wall is formed from a winding of resilient filamentary material.

In de figuur zijn aangegeven een aandrijfas 40 die in de richting van de pijl 42 roterend wordt aangedreven en met de as 40 verbonden mengelementen 44a, 44b die elk bestaan uit een uit veerkrachtig draad 46a, 46b opgebouwde wikkeling waarvan de omhullende 48a respectievelijk 48b een kegelmantel is met hartlijn 50 loodrecht op de as 40 die zich vanaf de as 40 naar buiten verwijdt.The figure shows a drive shaft 40 which is rotatably driven in the direction of the arrow 42 and mixing elements 44a, 44b connected to the shaft 40, each of which consists of a winding built up of resilient wire 46a, 46b, the casing 48a and 48b of which have a conical jacket. is perpendicular to axis 40 with axis 50 which widens outwards from axis 40.

Met deze opbouw worden zeer bijzondere effecten verkregen. Door een geschikte wijze van wikkelen zullen reeds in rust tussen de windingen nabij de as 40 ruimten aanwezig zijn via welke het materiaal kan toestromen; naar mate het aandrijftoerental hoger is zal het dwarsdoorsnedeoppervlak van deze toevoerzone worden vergroot zodat een automatische aanpassing aan mediumstroming door de mengelementen wordt verkregen. Doordat de individuele wikkelingen constant in beweging zijn ontstaat er een sterk wisselende massastro-ming met een uitstekend dispergerend of emulgerend effect.Very special effects are obtained with this construction. By suitable winding, spaces will already be present at rest between the windings near the shaft 40, through which the material can flow; the higher the drive speed, the cross-sectional area of this feed zone will be increased so that an automatic adaptation to medium flow through the mixing elements is obtained. Because the individual windings are constantly in motion, a strongly varying mass flow is created with an excellent dispersing or emulsifying effect.

Figuur 4 toont het gebruik van deze mengelementen 44a, 44b in een houder 60 met de via de steunen 62 daarop rustende aandrijfmotor 64 voor de as 40; in deze figuur zijn ook de tijdens bedrijf optredende stromingsrichtingen aangegeven.Figure 4 shows the use of these mixing elements 44a, 44b in a holder 60 with the drive motor 64 for the shaft 40 resting thereon via the supports 62; the flow directions occurring during operation are also shown in this figure.

Figuur 5 tenslotte toont een uitvoeringsvorm waarbij de mengelementen 70a, 70b die bestaan uit kegelvormige omwentelingslichamen met een configuratie zoals aangegeven in figuur 2 zijn uitgevoerd met gesloten buitenoppervlakken 72a, 72b, waarbij de toevoer van materiaal aan deze menge-lementen geschiedt via openingen 74 gevormd in de holle aandrijfas 76. Het materiaal stroomt toe in de richting van de pijlen 78 en verlaat de mengelementen in de richting van de pijlen 80.Figure 5 finally shows an embodiment in which the mixing elements 70a, 70b consisting of conical revolution bodies with a configuration as shown in Figure 2 are provided with closed outer surfaces 72a, 72b, the material being supplied to these mixing elements via openings 74 formed in the hollow drive shaft 76. The material flows in the direction of the arrows 78 and leaves the mixing elements in the direction of the arrows 80.

Uiteraard zijn binnen het kader van de uitvinding vele wijzigingen mogelijk. Rond eenzelfde aandrijfas kunnen meer dan de getekende twee mengelementen zijn aangebracht; de mengelementen kunnen daarbij ook over verschillende niveau' s zijn verdeeld, De menginrichting kan zijn uitgevoerd als een stationaire inrichting danwel als een verplaatsbare inrichting. Door de eenvoudige constructie kunnen in bestaande installaties aanwezige mengelementen worden vervangen door mengelementen volgens de uitvinding.Many changes are of course possible within the scope of the invention. More than the two mixing elements shown may be arranged around the same drive shaft; the mixing elements can also be divided over different levels. The mixing device can be designed as a stationary device or as a movable device. Due to the simple construction, mixing elements present in existing installations can be replaced by mixing elements according to the invention.

Voorts is het denkbaar het mengelement op een geschikte wijze in een magneetveld zwevend te ondersteunen (levitatie) en door middel van een ronddraaiend magneetveld aan te drijven.It is also conceivable to support the mixing element in a suitable manner floating in a magnetic field (levitation) and to drive it by means of a rotating magnetic field.

De figuren tonen uitvoeringsvormen waarbij de mengelementen de configuratie hebben van een omwentelingslichaam rond een loodrecht op de aandrijfas staande hartlijn. Dit is uteraard niet noodzakelijk: de hartlijnen van deze omwentelingslichamen kunnen ook onder een van 90° afwijkende hoek ten opzichte van de hartlijn zijn georiënteerd. Ook is een andere configuratie dan die van een omwentelingslichaam denkbaar, bijvoorbeeld een, eventueel platte, doosvormige configuratie.The figures show embodiments in which the mixing elements have the configuration of a body of revolution about a center line perpendicular to the drive shaft. This is of course not necessary: the center lines of these bodies of revolution may also be oriented at an angle deviating from 90 ° to the center line. A configuration other than that of a body of revolution is also conceivable, for instance an optionally flat, box-shaped configuration.

Tenslotte is het duidelijk dat de inrichting volgens de uitvinding ook uitsluitend als roerinrichting kan worden gebruikt.Finally, it is clear that the device according to the invention can also be used exclusively as a stirring device.

Claims

A mixing device, comprising a radially projecting mixing element rotating about a rotation axis, characterized in that this mixing element defines at least one radially extending channel with an inlet communicating with the environment and an outlet radially spaced therefrom.

Mixing device according to claim 1, characterized in that the passage of this channel increases from the inlet side to the outlet side.

Mixing device according to claims 1-2, characterized in that the mixing element is formed by a body of revolution.

Mixing device according to claim 3, characterized in that the centerline of this body of revolution is perpendicular to the axis.

Mixing device according to claims 3-4, characterized in that the passage is formed by the space enclosed by the wall of the body of revolution.

Mixing device according to claims 1-5, characterized in that the mixing element is supported by an axis in which a passage communicating with the environment on the one hand and with the inlet on the other is formed.

Mixing device according to claims 1-6, characterized in that the element at least partly consists of contiguous windings formed of resilient material with elasticity such that they can separate from each other during operation under the influence of the centrifugal force.

Mixing device according to claims 1-7, characterized by a number of mixing elements arranged concentrically around the axis.

Mixing device according to claims 1-8, characterized in that the mixing element or the mixing elements are supported and driven by a magnetic field.