PL217244B1 - Mieszalnik do mieszania płynów - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest mieszalnik do mieszania płynów. Przeznaczony jest on zwłaszcza do prowadzenia procesów z wykorzystaniem mikroorganizmów, wytwarzania układów wielofazowych oraz intensyfikacji procesów inżynierii chemicznej.

W procesie mieszania płynów zazwyczaj stosowane są mieszalniki wyposażone w mieszadła pracujące w ruchu obrotowym lub ruchach posuwisto-zwrotnych. Zwykle pojedyncze mieszadło obrotowe jest zdolne zapewnić odpowiedni stopień burzliwości w ograniczonym obszarze wsadu aparatu. Zintensyfikowanie procesu mieszania w całej objętości może być zrealizowane poprzez zwiększenie częstości obrotowej pojedynczego mieszadła, umieszczenie na wale kaskady mieszadeł lub instalowanie kilku mieszadeł na odrębnych wałach. Układ mieszadeł na wspólnym wale lub umieszczenie kilku odrębnie napędzanych mieszadeł zapewnia wymieszanie wsadu mieszalnika, kosztem zwiększonej energochłonności. Mieszalnik wyposażony w mieszadło wykonujące ruchy posuwisto-zwrotne przy niższym zużyciu energii wytwarza, w porównaniu z mieszalnikami obrotowymi, promieniowe i osiowe pole prędkości przy znikomym obwodowym ruchu płynu. Mieszadło tego typu przy dużych amplitudach i niskich częstotliwościach penetruje całą objętość roboczą aparatu, jednak nie wytwarza odpowiedniego stopnia burzliwości mieszanego wsadu.

Znane jest polskiego opisu patentowego PL 155884 urządzenie do mieszania zwłaszcza emulsji wodnych, w szczególności do emulsji antykorozyjnych w postaci szeregu mieszadeł łopatkowych umieszczonych na pionowym, odgórnie wprowadzonym, wale przedzielonych szeregiem nieruchomych przegród umocowanych do ścianki zbiornika.

Z polskiego opisu patentowego nr PL 166767 znany jest mieszalnik posuwisto-zwrotny zawierający zbiornik zaopatrzony w mieszadło osadzone na tłoczysku połączonym z silnikiem napędowym, w którym tłoczysko zamocowane jest do elementu posuwisto zwrotnego silnika liniowego.

Znane jest z polskiego opisu patentowego nr PL 175516 mieszadło wibracyjne tarczowe zaopatrzono w ruchome łopatki umieszczone w otworach z bocznymi pionowymi przesłonami. Podczas ruchów posuwisto-zwrotnych łopatki wychylają się w płaszczyźnie pionowej.

Znane z polskiego opisu patentowego nr PL 201101 mieszadło wahadłowe ma osadzoną na trzonie, co najmniej jedną piastę, do której przymocowane są trwale dwa wsporniki, umieszczone po przeciwnych stronach piasty.

Mieszalnik według wynalazku składa się ze zbiornika wyposażonego w mieszadło zawierającego wał, piastę oraz łopatkę. Mieszadło zamontowane wewnątrz cylindrycznego zbiornika charakteryzuje się tym, że ma co najmniej jeden elementarny moduł mieszający składający się z ruchomych elementów: łącznika i ramienia wyposażonego w łopatkę, połączonych ze sobą ruchomo poprzez zawias, przy czym elementarny moduł mieszający przymocowany jest ruchomo poprzez zawiasy do dwóch piast górnej i dolnej. Piasta górna przymocowana jest nieruchomo poprzez śruby do zewnętrznego wału o kształcie rurowym, wewnątrz którego znajduje się wewnętrzny wał, na którego dolnym końcu zamocowana jest ruchomo poprzez zespół panewek ślizgowych piasta dolna. Zewnętrzny wał osadzony jest na łożyskach w obudowie przymocowanej nieruchomo do pokrywy zbiornika. Wewnątrz zewnętrznego wału umieszczone są tuleje ślizgowe, w których pracuje w ruchu posuwisto-zwrotnym wewnętrzny wał. Zewnętrzny wał zaopatrzony jest w przekładnię pasową, która wprowadza go w ruch obrotowy. Piasta górna jest przymocowana do zewnętrznego wału poruszającego się ruchem obrotowym, zaś piasta dolna przymocowana jest do wewnętrznego wału poruszającego się ruchem posuwisto zwrotnym.

Mieszalnik według wynalazku może zawierać wiele elementarnych modułów mieszających. Każdy kolejny elementarny moduł mieszający względem poprzedniego obrócony jest o 180° względem osi prostopadłej do osi mieszadła i/lub o kąt mniejszy lub równy 180° względem osi mieszadła. Ruchome ramię wyposażone jest w łopatkę usytuowaną po jego jednej strome lub po jego obydwóch stronach. Korzystnie łopatka oraz ramię tworzą kąt równy lub większy niż 90°. Korzystnie na łączniku zamocowane jest ożebrowanie prostopadle do powierzchni łącznika. Elementarne moduły mieszające rozmieszczone są na piastach symetrycznie względem siebie i/lub względem osi mieszadła.

Mieszadło według wynalazku wykonuje w zbiorniku jednocześnie ruch obrotowy oraz ruchy posuwisto-zwrotne przy jednoczesnej zmianie konfiguracji geometrycznej. Pozwala to na wytworzenie równomiernych pól prędkości w kierunkach promieniowym, osiowym oraz obwodowym, zapewnia to prawidłowość przebiegu procesu mieszania ośrodków ciągłych oraz zadawalający stopień homogenizacji mieszanego wsadu. Wykonywanie płynnych zmian konfiguracji podczas pracy mieszadła, powoduje

PL 217 244 B1 wytworzenie odpowiedniego stopnia burzliwości mieszanego wsadu zapewniającego poprawność realizowanego procesu. Ruch obrotowy mieszadła warunkuje wytworzenie promieniowej składowej prędkości, powodując znaczne zwiększenie efektywności procesu mieszania oraz skrócenie czasu homogenizacji mieszanego wsadu. Zapewnia to stabilność pracy mieszadła przy niskich częstościach obrotów warunkujących występowanie niskich naprężeń ścinających w mieszanym ośrodku płynnym. W połączonym ruchu obrotowym i posuwisto-zwrotnym mieszało zapewnia odpowiedni stopień burzliwości w mieszanej objętości wsadu mieszalnika.

Mieszalnik; według wynalazku przedstawiony jest w przykładach wykonania i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia elementarny moduł mieszający z łopatką po jednej stronie ramienia, fig. 2 przedstawia elementarny moduł mieszający z łopatką usytuowaną po obydwu stronach ramienia oraz ożebrowaniem. fig. 3 przedstawia mieszadło składające się z dwóch elementarnych modułów mieszających, przy czym drugi elementarny moduł mieszający względem pierwszego obrócony jest o 180° względem osi prostopadłej do osi mieszadła, fig. 4 przedstawia mieszadło składające się z dwóch elementarnych modułów mieszających, przy czym drugi elementarny moduł mieszający względem pierwszego obrócony jest o 180° względem osi mieszadła, fig. 5 przedstawia mieszadło składające się z czterech elementarnych modułów mieszających, fig. 6 przedstawia mieszadło składające się z sześciu elementarnych modułów mieszających, fig. 7 przedstawia mieszadło składające się z ośmiu elementarnych modułów mieszających, fig. 8 przedstawia mieszalnik, w przekroju poprzecznym.

P r z y k ł a d 1

Mieszalnik przedstawiony na fig. 8 zbudowany jest ze zbiornika 10, zaopatrzonego w pionowe przegrody 20 zamkniętego pokrywą 18, wewnątrz którego umieszczone jest mieszadło zbudowane z czterech elementarnych modułów, piasty górnej 1, piasty dolnej 2, dwóch wałów: zewnętrznego 13 i wewnętrznego 16. Każdy elementarny moduł mieszający zbudowany jest z ruchomych elementów: łącznika 3 i ramienia 4. Łącznik 3 zamocowany jest jednym końcem poprzez zawias 7 do piasty górnej 1, zaś drugim końcem poprzez zawias 9 zamocowany jest do ramienia 4. Ramię 4 wyposażone jest na jednym końcu w łopatkę 5, zaś drugim końcem poprzez zawias 8 jest zamocowane do piasty dolnej 2. Piasta górna 1 przymocowana jest nieruchomo poprzez śruby 12 do zewnętrznego wału 13 o kształcie rurowym, wewnątrz którego znajduje się wewnętrzny wał 16. Zewnętrzny wał 13 wprawiany jest w ruch obrotowy przekładnią pasową 17, co powoduje że górna piasta 1 wykonuje tylko ruch obrotowy. Wewnątrz zewnętrznego wału 13 umieszczone są tuleje ślizgowe 15, w których pracuje w ruchu posuwisto-zwrotnym wewnętrzny wał 16. Na dolnym końcu wewnętrznego wału 16 zamocowana jest ruchomo, poprzez zespół panewek ślizgowych 11, piasta dolna 2. Zewnętrzny wał 13 osadzony jest na łożyskach 19 w zamkniętej obudowie 14 przymocowanej nieruchomo do pokrywy 18 zbiornika 10. Dolna piasta 2 wykonując ruchy posuwisto-zwrotne wprawiana jest w ruch obrotowy poprzez zespół cięgien 3 i 4 połączonych ruchomo z górną piastą 1 wykonującą ruch obrotowy. Drugi elementarny moduł mieszający względem pierwszego obrócony jest o 180° względem osi mieszadła, trzeci elementarny moduł mieszający względem drugiego jest obrócony o 180° względem osi prostopadłej do osi mieszadła, a czwarty elementarny moduł mieszający względem trzeciego jest obrócony o 180° względem osi mieszadła.

P r z y k ł a d 2

Mieszalnik przedstawiony na fig.4, jak w przykładzie 1, z tym. że mieszadło składa się dwóch elementarnych modułów mieszających, przy czym drugi elementarny moduł mieszający względem pierwszego obrócony jest o 180° względem osi mieszadła.

Wykaz oznaczeń

1. piasta górna

2. piasta dolna, łącznik,

4. ramię,

5. łopatka,

6. ożebrowanie ramienia,

7. zawias łączący piastę górną z łącznikiem,

8. zawias łączący piastę dolną ramieniem,

9. zawias łączący ramię z łącznikiem,

10. zbiornik,

11. panewki ślizgowe,

12. śruby,

PL 217 244 B1

13. wał zewnętrzny,

14. obudowa wału zewnętrznego,

15. tuleja ślizgowa,

16. wewnętrzny wał,

17. przekładnia pasowa,

18. pokrywa zbiornika,

19. łożyska wału zewnętrznego,

20. przegrody zbiornika,

Claims (10)

1. Mieszalnik do mieszania płynów zawierający zbiornik wyposażony w mieszadło zawierające wał, piastę, łopatkę, znamienny tym, że mieszadło ma co najmniej jeden elementarny moduł mieszający składający się z ruchomych elementów; łącznika (3) i ramienia (4) wyposażonego w łopatkę (5), połączonych ze sobą ruchomo poprzez zawias (9), przy czym elementarny moduł mieszający przymocowany jest ruchomo poprzez zawiasy (7), (8) do dwóch piast górnej (1) i dolnej (2), zaś piasta górna (1) przymocowana jest nieruchomo poprzez śruby (12) do zewnętrznego wału (13) o kształcie rurowym, wewnątrz którego znajduje się wewnętrzny wał (16), na którego dolnym końcu zamocowana jest ruchomo poprzez zespół panewek ślizgowych (11) piasta dolna (2), przy czym zewnętrzny wał (13) osadzony jest na łożyskach (19) w obudowie (14) przymocowanej nieruchomo do pokrywy (18) zbiornika (10).

2. Mieszalnik według zastrz. 1, znamienny tym, że wewnątrz zewnętrznego wału (13) umieszczone są tuleje ślizgowe (15).

3. Mieszalnik według zastrz. 1, znamienny tym, że zewnętrzny wał (13) zaopatrzony jest w przekładnię pasową (17).

4. Mieszalnik według zastrz. 1, znamienny tym, że piasta górna (1) jest przymocowana do zewnętrznego wału (13) poruszającego się ruchem obrotowym, zaś piasta dolna (2) przymocowana jest do wewnętrznego wału (16) poruszającego się ruchem posuwisto zwrotnym.

5. Mieszalnik według zastrz. 1, znamienny tym, że każdy kolejny elementarny moduł mieszający względem poprzedniego obrócony jest o 180° względem osi prostopadłej do osi mieszadła i/lub o kąt mniejszy lub równy 180° względem osi mieszadła.

6. Mieszalnik według zastrz. 1, znamienny tym, że ramię (4) wyposażone jest w łopatkę (5) usytuowaną po jego jednej stronie.

7. Mieszalnik według zastrz. 1, znamienny tym, że ramię (4) wyposażone jest w łopatkę (5) usytuowaną po obydwóch jego stronach.

8. Mieszalnik według zastrz. 1, znamienny tym, że łopatka (5) oraz ramię (4) tworzą kąt równy lub większy niż 90°.

9. Mieszalnik według zastrz. 1, znamienny tym, że na łączniku (3) zamocowane jest ożebrowanie (6) prostopadle do powierzchni łącznika (3).

10. Mieszalnik według zastrz. 1, znamienny tym, że elementarne moduły mieszające rozmieszczone są na piastach (1, 2) symetrycznie względem siebie i/lub względem osi mieszadła.