PL177711B1

PL177711B1 - Mixer

Info

Publication number: PL177711B1
Application number: PL95310790A
Authority: PL
Inventors: Marek Coghen; Józef Grund; Zbigniew Potoczny; Zygmunt Śmiejek; Marek Światowiec; Barbara Sałkiewicz
Original assignee: Ct Kt Maszyn Gorniczych Komag; Powen Sa
Priority date: 1995-10-05
Filing date: 1995-10-05
Publication date: 2000-01-31
Also published as: PL310790A1

Abstract

1. The permanent-motion mixer has a cylindrical tank fixed to the body and at least two mixing arms driven by a motor and fixed to the driving shaft, that is mounted in the vertical axis of the tank. The main mixing arm which is at the bottom of the tank has the shape of the rotor of a centrifugal pump. There are vertical partitions located inside the cylindrical tank, around its circumference. Unique characteristics: There is a pipe (13) with openings, inserted along the tank's axis into the opening in the lid (11) of the tank (2). The pipe contains a cylindrical-conical insert (16) and a diffuser (17) with a tangential inlet and a nozzle (12), running along the diffuser's axis. At the bottom (3) of the tank (2), there is a cutter (9) fixed at the tank circumference. Its edge is directed to the outlets of the rotor of the main mixing arms (7). The vertical partitions (10) can be adjusted/rotated around their vertical axes.

Description

Przedmiotem wynalazku jest mieszalnik o działaniu ciągłym do mioszania cieczy z ciałami sproszkowanymi lub ziarnistymi, albo cieczy z cieczami.The subject of the invention is a continuous mixer for mixing liquids with powdered or granular bodies, or liquids with liquids.

Z książki Fryderyka Stręka pt. „Mioszanie i mieszalniki” Wydawnictwo Naukowo - Techniczne, Warszawa 1971 r. są znane mieszalniki z mieszadłami mechanicznymi o działaniu ciągłym. Mieszalnik amerykańskiej firmy Philadelphia In Lino Mixors ma cylindryczny zbiornik, w którym na pionowym wale napędowym są zamocowane w pewnej odległości od siebie dwa wirniki talerzowe. Wewnątrz pobocznicy zbiornika obwodowo są rozstawiono pionowe przegrody, a w połowie odległości pomiędzy wspomnianymi wirnikami znajduje się pozioma przegroda. ·From the book by Fryderyk Stęk entitled "Mioszanie i mixniki" Wydawnictwo Naukowo - Techniczne, Warsaw 1971, there are known continuous mechanical mixers. The mixer of the American company Philadelphia In Lino Mixors has a cylindrical vessel in which two disc rotors are mounted at a distance from each other on the vertical drive shaft. Inside the side of the tank, vertical partitions are arranged circumferentially, and there is a horizontal partition halfway between the said rotors. ·

Znany jest również dwustopniowy mieszalnik firmy Flomix Nettco. W jego cylindrycznym zbiorniku o osi pionowej, na wale napędowym w pierwszym stopniu mieszania jest miesraZgo turbinowe, natomiast w drugim stopniu jest mioszaZgo śmigłowe.The Flomix Nettco two-stage mixer is also known. In its cylindrical vessel with a vertical axis, on the drive shaft, the first stage of mixing has turbine mixes, while the second stage has propeller mixes.

Mioszalnik do ciągłego mieszania cieczy i proszków firmy J. H. Day Co. na licencji Takari Koki Ltd. w zasadniczej swej części ma dwie obracające się w przeciwnych kierunkach tarcze. Ciecz oraz proszki kierowano są na tarcze, przez któro są odrzucane promieniowo, wskutek czogo mieszają się ze sobą.A litter for continuous mixing of liquids and powders from J. H. Day Co. licensed by Takari Koki Ltd., for the most part it has two discs rotating in opposite directions. The liquid and powders are directed to the discs, through which they are radially thrown away, which causes them to mix with each other.

W wymienionych mieszalnikach wirnik duże naprężenia ścinające i intensywną cyrkulację, co w sumie daje dość skuteczne wymieszanie dwóch cieczy o dużoj gęstości. Jednak jost to mniej skuteczne dla miosraninz ciał sypkich i ziarnistych z cieczami. Następną wadą tych mieszalników jest to, żo czas mieszania składników jest uzależniony od pojemności komory mieszania.In the mentioned mixers, the rotor has high shear stresses and intensive circulation, which in total results in a fairly effective mixing of two liquids of high density. However, it is less effective for miosranins of powdery and granular bodies with liquids. A further disadvantage of these mixers is that the mixing time of the ingredients depends on the volume of the mixing chamber.

Z polskiego opisu patentowego nr 114 667 jest znana mieszarka materiałów sypkich z ciekłymi. Urządzenie dokonuje mieszania materiału sypkiego ciągle dozowanego do zsypu ze składnikiem ciekłym dostarczanym przez kanał przebiegający w osi pionowego wału napędowego. Na końcu tego walu jest zamocowany rozrzutnik odśrodkowy. Ciecz doprowadzana pionowym kanałem spływa do dolnej części niockowatego rozrzutnika odśrodkowego, a z niego odśrodkowo rozprasza się poprzez obwodową szczelinę. Materiał sypki z zsypu ciągle grawitacyjnie spada na górną tarczę. Siła odśrodkowa zmusza ziarna materiału wyrzucano z obracającej się górnej tarczy do zmieszania się ze strumieniem cieczy przeciśniętej przezPolish patent specification No. 114 667 describes a mixer of loose materials with liquid. The device mixes the loose material continuously dosed to the chute with the liquid component delivered through the channel running along the axis of the vertical drive shaft. A centrifugal spreader is attached to the end of this shaft. The liquid, fed through a vertical channel, flows to the lower part of the niok-like centrifugal spreader, and from there it is centrifugally dispersed through the circumferential gap. The loose material from the chute continues to fall by gravity onto the upper disc. The centrifugal force forces the grains of material ejected from the rotating upper disk to mix with the stream of liquid squeezed through

177 711 obwodową szczelinę. Ciecz zmieszana z materiałem sypkim przelewa się na całym obwodzie górnej krawędzi rozrzutnika odśrodkowego. W odmianie wykonania tego urządzenia mieszanina wykonana za pomocą rozrzutnika odśrodkowego jest kierowana na kołpak kierujący. Kołpak ten w postaci odwróconego stożka ściętego jest zamocowany współosiowo i w odstępie od górnej krawędzi rozrzutnika.A circumferential gap. The liquid mixed with the bulk material overflows the entire circumference of the top edge of the centrifugal spreader. In an embodiment of this device, the mixture produced by the centrifugal spreader is directed to the steering hood. This inverted frustoconical hood is fitted coaxially and at a distance from the top edge of the spreader.

Z polskiego opisu patentowego nr 115 988 jest znane urządzenie do wytwarzania dyspersji pigmentów w cieczach. Urządzenie ma postać cylindrycznego zbiornika. W pokrywie zbiornika, lecz nie w jego osi, znajduje się wysyp materiału sypkiego, oraz wlot rurociągu z cieczą. W pionowej osi cylindrycznego zbiornika jest umieszczony młyn kuleczkowy w postaci cylindra, wewnątrz którego jest ułożyskowany wał. Wewnątrz cylindra na tym wale jest zamocowanych kilka tarcz, zaś na jego końcach poniżej dna cylindra jest zamontowana tarcza zębata. Proces mieszania dokonujący się w urządzeniu ma charakter nieciągły, albowiem przed jego rozpoczęciem do zbiornika wprowadza się rurociągiem określoną porcję spoiwa t.j. materiału ciekłego, a do młyna wysypuje się odmierzona porcję pigmentu, t. j. materiału sypkiego. Podczas działania urządzenia te określone porcje składników podlegają mieszaniu. Na czas wylewania ze zbiornika wytworzonej mieszaniny wyłącza się młyn kuleczkowy. Z tych względów wydajność urządzenia w jednostce czasu nie jest duża.The Polish patent specification No. 115 988 discloses a device for producing a dispersion of pigments in liquids. The device is in the form of a cylindrical tank. In the cover of the tank, but not in its axis, there is a discharge of loose material and an inlet for the liquid pipeline. In the vertical axis of the cylindrical tank there is a ball mill in the form of a cylinder inside which the shaft is mounted. Inside the cylinder, several disks are mounted on this shaft, and a toothed disk is mounted at its ends below the cylinder bottom. The mixing process taking place in the device is discontinuous, because before it starts, a specific portion of the binder is introduced via a pipeline into the tank, i.e. liquid material, and a measured portion of the pigment, i.e. loose material, is poured into the mill. During operation, these specific portions of ingredients are mixed. The ball mill is turned off while the mixture is poured out of the tank. For these reasons, the efficiency of the device per unit of time is not high.

Mieszalnik według wynalazku ma cylindryczny zbiornik z wałem napędowym mieszadeł umieszczonym w jego pionowej osi. Mieszadło główne znajdujące się w dnie cylindrycznego zbiornika ma postać wirnika pompy odśrodkowej. Wewnątrz cylindrycznego zbiornika są rozstawione obwodowo pionowe przegrody. Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że w otworze wykonanym w pokrywie zbiornika jest osiowo umieszczona rura z otworami na jej pobocznicy, w niej umieszczona jest wkładka cylindryczno-stożkowa, a na kołnierzu tej wkładki posadowiony dyfuzor ze stycznym wlotem i z dyszą umocowana w jego osi. Wspomniana rura z otworami jest sprzężona z wkładka stożkową również mającą otwory. W dnie cylindrycznego zbiornika jest obwodowo umocowany nóż ostrzem skierowany ku wylotom z wirnika mieszadła głównego. Wysokość ustawienia ostrza noża obwodowego względem wylotu z wirnika mieszadła głównego jest regulowana. Rozstawione obwodowo wewnątrz cylindrycznego zbiornika pionowe przegrody są nastawialne obrotowo wokół swoich własnych osi. Koło pasowe przenoszące napęd z silnika na wał napędowy mieszadeł jest unieruchomione na tym wale za pomocą pierścienia rozporowego.The mixer according to the invention has a cylindrical vessel with the drive shaft of the agitators placed on its vertical axis. The main agitator at the bottom of the cylindrical tank is in the form of a centrifugal pump impeller. Inside the cylindrical tank, vertical partitions are spaced circumferentially. The essence of the solution according to the invention consists in the fact that in the opening made in the cover of the tank there is an axially placed pipe with holes on its side, a cylindrical-conical insert is placed in it, and a diffuser with a tangential inlet and a nozzle mounted on its axis is placed on the flange of this insert. . Said pipe with holes engages with a conical insert also having holes. In the bottom of the cylindrical tank there is a circumferentially mounted knife with the blade directed towards the outlets from the main agitator rotor. The height of the setting of the peripheral knife blade in relation to the outlet from the main agitator rotor is regulated. Circumferentially spaced within the cylindrical vessel, vertical baffles are rotatably adjustable about their own axes. The pulley transmitting the drive from the motor to the drive shaft of the agitators is fixed on this shaft by means of an expansion ring.

Zaleta rozwiązania według wynalazku jest duża wydajność mieszalnika przy jego niedużych gabarytach. Wynika to ze stworzenia kilku możliwości regulacji elementów mieszalnika, co skutkuje wysoką sprawnością wymieszania i ekonomicznym zużyciem energii na jednostkę wytworzonej mieszaniny. Nóż dzielący na dwie części strugę wypływającą z wirnika mieszadła głównego, z których to strug jedna jest zawracana do wnętrza zbiornika - powoduje intensyfikację procesu mieszania. Znajdujące się wewnątrz zbiornika pionowe, obrotowo nastawialne przegrody - zaburzają przepływ mieszaniny wokół cylindrycznej pobocznicy zbiornika i również intensyfikują mieszanie. Przesuwne wzdłuż osi położenie rury z otworami, sprzężonej ze stożkową wkładką z otworami skutkuje zmianę szerokości szczeliny pomiędzy stożkową wkładką a wirnikiem mieszadła głównego. Ta zmienność pomimo zużywania się bocznej powierzchni wirnika mieszadła głównego, pozwala jednak nie zmniejszyć sprawności jego działania. Kolejną zaletą jest trwałe umocowanie koła pasowego przenoszącego napęd, na końcu wału napędowego. Zamocowanie przy użyciu pierścienia rozporowego eliminuje stosowaną dotychczas czasochłonną zabudowę koła pasowego na końcu wału mieszalnika i umożliwia regulację układu łożyskującego.The advantage of the solution according to the invention is the high efficiency of the mixer with its small dimensions. This is due to the creation of several possibilities of adjusting the mixer elements, which results in high mixing efficiency and economic energy consumption per unit of the mixture produced. The knife divides the stream flowing out of the main agitator's rotor into two parts, one of which is returned to the inside of the tank - intensifies the mixing process. Vertical, rotatable baffles inside the tank - disturb the flow of the mixture around the cylindrical side of the tank and also intensify mixing. The axially displaceable position of the pipe with holes coupled to the conical insert with holes changes the width of the gap between the conical insert and the main agitator impeller. This variability, despite the wear of the side surface of the main agitator impeller, allows not to reduce the efficiency of its operation. Another advantage is that the drive pulley is permanently attached to the end of the drive shaft. Fastening with an expansion ring eliminates the previously used time-consuming installation of a pulley at the end of the mixer shaft and enables adjustment of the bearing system.

Mieszalnik według wynalazku w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku.The mixer according to the invention is shown in the drawing in an exemplary embodiment.

Mieszalnik składa się z korpusu 1 na którym posadowiony jest przykręcony, cylindryczny zbiornik 2. Z dna 3 zbiornika jest wyprowadzony wylotowy otwór 4. W korpusie 1 jest osadzony wał 5 z łożyskami. W dnie 3 zbiornika wał jest uszczelniony zespołem uszczelniającym. Nad dnem zbiornika 2, na wale 5 jest osadzone mieszadło 7 główne w postaci wirnika pompy odśrodkowej. Na końcu wału 5 jest osadzone pośrednie mieszadło 8. W dnie 3 zbiornika 2 jest obwodowo umocowany nóż 9 ostrzem skierowany ku wylotom z wirnika mieszadła 7 głównego. Wewnątrz zbiornika 2 obwodowo są rozstawione czteryThe mixer consists of a body 1 on which a screwed, cylindrical tank 2 is seated. From the bottom 3 of the tank there is an outlet opening 4. The body 1 has a shaft 5 with bearings. At the bottom 3 of the tank, the shaft is sealed with a sealing assembly. Above the bottom of the tank 2, on the shaft 5 is mounted the main agitator 7 in the form of an impeller of a centrifugal pump. An intermediate agitator 8 is mounted at the end of the shaft 5. In the bottom 3 of the tank 2, a knife 9 is circumferentially fixed with a blade directed towards the outlets from the main agitator 7 impeller. Four are positioned circumferentially inside the tank 2

177 711 pionowe przegrody 10. Przegrody te są obrotowe wokół swych własnych osi pionowych. Zbiornik 2 od góry jest przykryty hermetyczną pokryw.) 11 z otworem na środku. Na pokrywie 11 zbiornika jest wsparty kołnierz cylindrycznej rury 13 z otworami wykonanymi w jego pobocznicy. Rura 13 jest sprzężona ze stożkową wkładką 14 mającą pomocnicze otwory 15. Na kołnierzu rury 13 jest posadowiona wkładka 16 utworzona z dwóch części stożkowych złączonych częścią cylindryczną. Następnie na wkładce 16 jest posadowiony pompowy dyfuzor 17 ze stycznym wlotem. W płaszczyźnie poziomej dyfuzor 17 jest odwracalny o 180°. W osi dyfuzora 17 jest umieszczona cylindryczna wlotowa dysza 12. W pokrywie 18 dyfuzora 17 jest wykonany dodatkowy nieosiowy wlot 19. W pokrywie 11 zbiornika 2 jest również wykonany dodatkowy, nieosiowy' otwór 20.Vertical baffles 10. The baffles are rotatable about their own vertical axis. The tank 2 is covered from the top by an airtight cover.) 11 with an opening in the center. On the cover 11 of the tank is supported the collar of the cylindrical tube 13 with holes made in its side. The pipe 13 is coupled to a conical insert 14 having auxiliary holes 15. On the flange of the pipe 13 is an insert 16 formed of two conical parts joined by a cylindrical part. A pump diffuser 17 with a tangential inlet is then seated on the insert 16. In a horizontal plane, the diffuser 17 is reversible by 180 °. A cylindrical inlet nozzle 12 is arranged in the axis of the diffuser 17. An additional non-axial inlet 19 is provided in the cover 18 of the diffuser 17. An additional non-axial opening 20 is also provided in the cover 11 of the container 2.

Wał napędowy mieszadeł jest zakończony pasowym kołem 22 współpracującym z pasowym kołem 23 elektrycznego silnika 24. Pasowe koło 22 jest unieruchomione na wale 5 za pomocą rozporowego pierścienia 25, umożliwiającego kasowanie nadmiernych luzów w łożyskach, oraz uzyskanie ich wymaganej wielkości.The drive shaft of the agitators ends with a pulley 22 cooperating with the pulley 23 of the electric motor 24. The pulley 22 is fixed on the shaft 5 by means of an expansion ring 25, which allows for resetting excessive play in the bearings and obtaining the required size.

Działanie mieszalnika jest następujące: płynna nadawa przez zawór 26 wprowadzana do pompowego dyfuzora 17 zostaje wprawiona w ruch po linii śrubowej i skierowana do wylotu dyfuzora. W tym czasie materiał sypki lub sypki zmieszany z ziarnistym przechodzi przez zawór 27 i cylindryczną dyszę 12, po czym kontaktuje się z płynną nadawą, przez co następuje ich wstępne wymieszanie. Przemieszczając się dalej natrafiają na wirniki mieszadła 8 pośredniego. Zawirowane tym mieszadłem składniki ulegają lepszemu wymieszaniu i ruchem wirowo - osiowym dalej przemieszczają się ku mieszadłu głównemu. Wirnik głównego mieszadła 7 wciąga mieszaninę do swego wnętrza, z którego zostaje ona wyrzucona na obwodowo umocowany nóż 9. Ponieważ wysokość położenia ostrza noża 9 jest zmienialna, nóż rozcina wypływającą z wirnika mieszadła 7 mieszaninę na dwie równe, lub nierówne części. Jedna część mieszaniny jest wydalana przez otwór 4 w dnie zbiornika. Druga część zostaje zawrócona do wnętrza zbiornika. W nim uderza o pionowe przegrody 10, przez co ulega dalszemu wymieszaniu na skutek zaburzeń w ruchu i przedostaje się przez otwory w rurze 13' We wnętrzu rury 13 spotyka się z dopiero wstępnie wymieszaną mieszaniną, zaburzając ruch tej pierwotnej mieszaniny. Wymieszane tu obie strugi dążą do wirnika głównego mieszadła 7, lecz zanim wpadną w kanały tego mieszadła, część mieszaniny oddziela się - przenikając poprzez otwory w stożkowej wkładce 14 - do zbiornika 2. Struga zawirowana głównym mieszadłem 7, po wyjściu z niego, zostaje rozcięta nożem 9 i cały cykl mieszania powtarza się.The operation of the mixer is as follows: the liquid feed through the valve 26 entering the pump diffuser 17 is set in motion in a helical motion and directed towards the diffuser outlet. At this time, the bulk or granular material mixed with the granular material passes through the valve 27 and the cylindrical nozzle 12, and then comes into contact with the liquid feed, whereby they are pre-mixed. Moving on, they encounter the impellers of the intermediate agitator 8. The ingredients swirled by this agitator are better mixed and with the axial-spinning movement they continue to move towards the main agitator. The rotor of the main agitator 7 draws the mixture into its interior, from which it is thrown onto the circumferentially fixed knife 9. As the height of the knife blade 9 is variable, the knife cuts the mixture flowing out of the agitator impeller 7 into two equal or unequal parts. One part of the mixture is discharged through the opening 4 in the bottom of the tank. The other part is returned to the inside of the tank. In it, it hits the vertical partitions 10, whereby it is further mixed due to disturbances in movement and penetrates through the holes in the pipe 13 '. In the interior of the pipe 13, it meets the only pre-mixed mixture, disturbing the movement of this original mixture. The two streams mixed here go towards the main impeller of the stirrer 7, but before they fall into the channels of this stirrer, part of the mixture is separated - penetrating through the holes in the conical insert 14 - into the tank 2. The stream swirled by the main stirrer 7, after leaving it, is cut with a knife 9 and the entire mixing cycle is repeated.

Przymknięcie zaworu 28 zwiększa cyrkulację wewnątrz zbiornika 2, ale zmniejsza wydajność urządzenia. Natomiast zmiana wysokości położenia ostrza noża 9 ma wpływ na ustalenie stopnia cyrkulacji mieszaniny wewnątrz zbiornika. Zmiana obrotów mieszadła powoduje zmianę wydajności i stopnia wymieszania mieszaniny. Przez wlot 19 można podawać ciała stałe o uziarnieniu większym od ciał sypkich, lub podawać pomocniczą wodę zwiększającą płynność mieszaniny. Wlot 19 można również wykorzystać do czyszczenia mieszalnika. Dodatkowy otwór 20 wykonany w pokrywie 11 zbiornika służy do doprowadzenia wody czyszczącej. W ścianie zbiornika 2 jest wykonany właz 21 umożliwiający wgląd do wnętrza zbiornika, montaż zbiornika, regulację pionowych przegród 11 i innych znajdujących się tam części, oraz kontrolę ich zużycia. Ze względu na znaczne obroty walu mieszadeł i możliwość drgań, dla minimalizacji ich wpływu na otoczenie, mieszalnik jest wyposażony w gumowe amortyzatory 29.Closing valve 28 increases circulation inside reservoir 2 but reduces the efficiency of the device. On the other hand, the change in the height of the knife blade 9 position affects the determination of the degree of circulation of the mixture inside the tank. Changing the speed of the stirrer changes the efficiency and degree of mixing of the mixture. Through inlet 19, solids larger than powders can be fed, or auxiliary water can be supplied to increase the flow of the mixture. Inlet 19 can also be used to clean the mixer. An additional opening 20 in the cover 11 of the tank serves for the supply of cleaning water. A hatch 21 is provided in the wall of the tank 2, which allows to see the inside of the tank, install the tank, adjust the vertical partitions 11 and other parts therein, and control their wear. Due to the significant rotation of the agitator shaft and the possibility of vibrations, in order to minimize their impact on the environment, the mixer is equipped with rubber shock absorbers 29.

m 7ΐι \η 711m 7ΐι \ η 711

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 70 copies. Price PLN 2.00.

Claims

Patent claims

1. Mixer for Zainłaniu ziagty ^m sited on the body having a cylindrical tank in which the vertical axis on the drive shaft so mounted at least Considering mieszaZła driven by a motor with which an impeller installed in the lifted container is configured as a rotor of a centrifugal pump and delirium inside the tank ociinZrcornego circumferentially spaced vertical a partition, characterized in that in the opening of the cover (11) of the tank (2) there is an axially inserted tube (13) with holes, in it there is a cylindrical-conical insert (16) and on it a diffuser (17) with a tangential inlet and a nozzle (12) ) in its axis, and in the bottom (3) of the tank (2) a knife (9) is circumferentially fixed with a blade directed towards the outlets from the rotor of the main agitator (7), while vertically spaced baffles (10) are rotatably adjustable about their own vertical axes.

2. Mies22 engine wcdtiik wodrz. 1, characterized by the fact that the knife blade is at a variable height with respect to the outlet from the rotor of the main agitator (7).

U. Mixer along the board 1, alternatively in that the pulley (22k, passing the drive from the motor (24) to the driving shaft (5) of the agitators (7 and 8), is fixed on this shaft by means of an expansion ring (25).