PL229812B1 - Mieszadło - Google Patents

Abstract

Mieszadło, zwłaszcza do mieszania ciekłych substancji o różnej gęstości i lepkości oraz układów niejednorodnych, wyposażone w element mocujący połączony z łopatkami, charakteryzuje się tym, że ma co najmniej trzy łopatki (1), każda o kształcie elipsoidy z jednej strony przechodzącej w stożek ścięty, zakończony od ściętej strony walcowym elementem (2) i ograniczony powierzchnią płaską, równoległą do wzdłużnej osi symetrii łopatki (1), przy czym łopatki (1) umieszczone są w elemencie mocującym (3). Każda łopata (1) zamocowana jest w gnieździe (4) za pomocą śruby (7), przechodzący przez otwory (6).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest mieszadło do mieszania ciekłych substancji o różnej gęstości i lepkości oraz układów niejednorodnych. Mieszadło według wynalazku przeznaczone jest do stosowania w urządzeniach z wałem napędowym wykonującym ruch obrotowy lub posuwisto-zwrotny.

Znane jest z opisu wynalazku US20110249529 mieszadło pracujące w ruchu obrotowym oraz przeznaczone do mieszania na skalę przemysłową mediów ciekłych charakteryzujących się dużą lepkością posiada łopatki w kształcie wyprofilowanych pierścieni. Na krawędzi wewnętrznego okręgu pierścienia przymocowana jest obręcz mająca za zadanie wywołanie dodatkowych zawirowań w mieszanej cieczy. Znane jest z opisu wynalazku JP62193635 mieszadło obrotowe, przeznaczone do intensyfikacji procesu wymiany masy w układzie gaz-ciecz, wyposażone jest w tarczę, do której przymocowano łuskowe łopatki wyprofilowane w kształt litery „V”. Umieszczone na dysku łopatki wywołują ruch promieniowy cieczy intensyfikujący burzliwość w mieszanym medium oraz zwiększając powierzchnię wymiany masy. Znane z opisu patentowego PL 193 588 mieszadło wyposażone jest w co najmniej dwie łopatki przymocowane do piasty. Łopatki charakteryzują się nietypowym kształtem w postaci łuków wygiętych do tyłu względem kierunku obrotu mieszadła. Łopatki mają charakterystyczne grzbiety po jednej lub obu stronach. Grzbiety te zmniejszają wysokość w kierunku krawędzi natarcia łopatki i mają na celu wytworzenie dodatkowych zawirowań cieczy w ruchu promieniowym.

Znane, opisane powyżej mieszadła mają te niedogodności, że pozwalają na uzyskanie intensywnej cyrkulacji mieszanych substancji ciekłych jedynie pod warunkiem eksploatowania ich ze znaczną prędkością obrotową, co wiąże się ze znacznym wydatkiem energetycznym. Znane rozwiązania konstrukcyjne mieszadeł wytwarzają również ściśle określoną hydrodynamikę ograniczającą się do cyrkulacji płynu w kierunku promieniowym. Ponadto efektywniejsza intensywność mieszania w całym aparacie oraz właściwe wymieszanie wsadu przez podane w przytoczonych opisach patentowych mieszadła może być osiągnięte poprzez zastosowanie szeregu mieszadeł umieszczonych wzdłuż osi zbiornika. Wykorzystanie kilku mieszadeł wpływa znacząco na poprawę wytwarzanej burzliwości mieszanego medium oraz wiążę się ze zwiększeniem energochłonności procesu mieszania. Zastosowanie stosu mieszadeł na jednym wale, w niektórych przypadkach, może dać pożądane efekty, czyniąc konstrukcję mieszalnika złożoną, podwyższając koszty jego budowy oraz utrudniając eksploatację aparatu mieszającego. Głównym celem prezentowanego wynalazku jest usunięcie dotychczasowych niedoskonałości znanych z opisów patentowych i opracowanie nowej konstrukcji nadającej się do pracy w systemach technologicznych.

Mieszadło, według wynalazku, zwłaszcza do mieszania ciekłych substancji o różnej gęstości i lepkości oraz układów niejednorodnych, wyposażone w element mocujący połączony z łopatkami charakteryzuje się tym, że ma co najmniej trzy łopatki, każda o kształcie elipsoidy z jednej strony przechodzącej w stożek ścięty, zakończony od ściętej strony walcowym elementem i ograniczonym powierzchnią płaską równoległą do wzdłużnej osi symetrii łopatki. Łopatki umieszczone są w elemencie mocującym. Korzystnie element mocujący ma postać piasty lub tarczy. Piastę stosuje się przy małych średnicach mieszadła, natomiast tarczę przy dużych średnicach mieszadła. W tarczy łopatki mocuje się za pomocą spawów.

Korzystnie łopatka wyposażona jest w dyfuzor rozmieszczony po przeciwnej stronie niż walcowy element. Zastosowanie dyfuzorów umożliwia wymieszanie układów niejednorodnych znajdujących się w aparacie, również poza obszarem bezpośredniej penetracji mieszadła z samymi łopatkami. Dzięki zastosowaniu szczelin oraz dyfuzorów na łopatkach mieszadła przy niskich obrotach mieszadła, a tym samym przy niskim wydatku energetycznym, wytwarza się odpowiednią burzliwość wsadu aparatu. Korzystnie dyfuzor połączony jest z łopatką współosiowo. Korzystnie dyfuzor ma kształt połowy walca. Korzystnie łopatki rozmieszczone są co 120° na obwodzie elementu mocującego.

Łopatka ma na powierzchni szczeliny. To rozwiązanie jest korzystne w przypadku mieszania płynów o większej lepkości. Wykonane szczeliny zapewnią większą burzliwość mieszanego medium przy zastosowaniu niższych nakładów energetycznych oraz uzyskanie cyrkulacji mieszanego płynu w kierunku osiowym powodując zanik martwych stref w mieszanym wsadzie. W przepływającym przez szczeliny płynie wytwarzają się lokalne wiry zwiększające w znacznym stopniu burzliwość, intensyfikując mieszanie oraz poprawiając proces wymiany masy i ciepła w mieszanym medium. Korzystnie szczeliny rozmieszczone są w dwóch rzędach, wzdłuż osi symetrii łopatki. Korzystnie szczelina i oś symetrii łopatki tworzą kąt do 45°. Korzystnie piasta ma co najmniej trzy gniazda odpowiadające kształtem walcowemu elementowi, przy czym przez każde gniazdo przechodzi otwór mocujący. Gniazda pozwalają na zamocowanie łopatek w piaście.

PL 229 812 B1

Otwór mocujący jest gwintowany lub jest przelotowy. Gwintowanie otworu pozwala na zamocowanie łopatki w piaście za pomocą śruby.

Zaletą mieszadła jest to, że dzięki kształtowi i usytuowaniu łopatek pozwala przy niewielkiej prędkości obrotowej na wytworzenie w mieszanym medium ciekłym silnych prądów cyrkulacyjnych jednocześnie w kierunku promieniowym i osiowym. Proponowana konfiguracja geometryczna mieszadła umożliwia osiągnięcie korzystnego efektu, czyli wymieszania substancji ciekłej przy niewielkim wydatku energetycznym. Proponowane rozwiązanie konstrukcyjne mieszadła cechuje się również funkcjonalnością oraz prostą budową. Ponadto dzięki proponowanym modyfikacjom łopatek mieszających można kontrolować cyrkulację mieszanej cieczy w żądanym kierunku.

Przedmiot wynalazku bliżej objaśniony jest w poniższych przykładach wykonania i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia mieszadło z trzema łopatkami i piastą w widoku perspektywicznym, fig. 2 przedstawia piastę w widoku perspektywicznym, fig. 3 przedstawia łopatkę zamocowaną w piaście w przekroju poprzecznym, fig. 4 przedstawia łopatkę w widoku z boku, fig. 5 przedstawia łopatkę w widoku z góry, fig. 6 przedstawia łopatkę w widoku perspektywicznym, fig. 7 przedstawia łopatkę ze szczelinami w widoku z boku, fig. 8 przedstawia łopatkę ze szczelinami w widoku z góry, fig. 9 przedstawia łopatkę ze szczelinami w widoku perspektywicznym, fig. 10 przedstawia łopatkę ze szczelinami i dyfuzorem w widoku z boku, fig. 11 przedstawia łopatkę ze szczelinami i dyfuzorem w widoku z góry, fig. 12 przedstawia łopatkę ze szczelinami i dyfuzorem w widoku perspektywicznym, fig. 13 przedstawia mieszadło z trzema łopatkami i tarczą w widoku perspektywicznym, fig. 14 przedstawia mieszadło z sześcioma łopatkami i piastą, przystosowane do pracy w ruchu posuwisto-zwrotnym, w widoku perspektywicznym.

P r z y k ł a d I (Fig. 1-6)

Mieszadło ma trzy łopatki 1. Każda z łopatek ma kształt elipsoidy obrotowej, z jednej strony przechodzącej w stożek ścięty, zakończony od ściętej strony walcowym elementem 2 i ograniczony powierzchnią płaską równoległą do wzdłużnej osi symetrii łopatki 1, tak że stanowi swego rodzaju „łyżeczkę”. Walcowy element 2 każdej z łopatek umieszczony jest w piaście 3, a dokładnie w gniazdach 4 piasty 3. Za pomocą piasty mieszadło jest montowane na wale napędowym mieszadła. Łopatki 1 rozmieszczone są na obwodzie piasty 3 co 120°. Kształt gniazda 4 odpowiada kształtowi elementu walcowego 2. W piaście 3 są otwory mocujące 5, przechodzące przez gniazda 4. Elementy walcowe 2 każdej z łopatek 1 mają dwa otwory 6. Po umieszczeniu w gniazdach 4 elementów walcowych przez otwór mocujący 5 i otwory 6 przeprowadza się śrubę 7 łączącą piastę 3 z łopatką 1 na sztywno.

P r z y k ł a d II (Fig. 7-9)

Łopatka 1 wykonana jak w przykładzie 1, z tym, że na powierzchni łopatki 1 znajdują się szczeliny 8.

P r z y k ł a d III (Fig. 10-12)

Łopatka 1 wykonana jak w przykładzie II, z tym, że końcówka łopatki 1 wyposażona jest w dyfuzor 9. Mieszadło w tym przykładzie wykonania jest przystosowane do pracy w mediach cechujących się wysoką lepkością.

P r z y k ł a d IV (Fig. 13)

Mieszadło wykonane jak w przykładzie 1, z tym, że zamiast piasty ma tarczę 3, do której przyspawano łopatki 1 wyposażone w szczeliny 8 oraz dyfuzory 9. Mieszadło w tym przykładzie wykonania jest przystosowane do pracy z mediami wymagającymi podczas procesu mieszania dużych sił ścinających.

P r z y k ł a d V (Fig. 14)

Mieszadło wykonane jak w przykładzie III, z tym, że ma 6 łopatek 1, które zamocowane są w piaście 3 naprzemiennie tak, że patrząc na mieszadło z góry co druga łopatka 1 ma powierzchnię wypukłą skierowaną ku górze, a sąsiadujące z nią łopatki 1 mają powierzchnie wypukłe skierowaną ku dołowi. Każda z łopatek 1 ma po jednym otworze 6.

Wykaz oznaczeń

1. łopatka

2. walcowy element

3. element mocujący - piasta albo tarcza

4. gniazdo

5. otwór mocujący

6. otwór w łopatce

7. śruba

8. szczelina

9. dyfuzor.

Claims (12)

1. Mieszadło, zwłaszcza do mieszania ciekłych substancji o różnej gęstości i lepkości oraz układów niejednorodnych, wyposażone w element mocujący połączony z łopatkami, znamienne tym, że ma co najmniej trzy łopatki (1), każda o kształcie elipsoidy z jednej strony przechodzącej w stożek ścięty, zakończony od ściętej strony walcowym elementem (2) i ograniczonym powierzchnią płaską równoległą do wzdłużnej osi symetrii łopatki (1), przy czym łopatki (1) umieszczone są w elemencie mocującym (3).

2. Mieszadło według zastrz. 1, znamienne tym, że element mocujący (3) ma postać piasty lub tarczy.

3. Mieszadło według zastrz. 1, znamienne tym, że łopatka (1) wyposażona jest w dyfuzor (9) rozmieszczony po przeciwnej stronie niż walcowy element (2).

4. Mieszadło według zastrz. 3, znamienne tym, że dyfuzor (9) połączony jest z łopatką (1) współosiowo.

5. Mieszadło według zastrz. 3, znamienne tym, że dyfuzor (9) ma kształt połowy walca.

6. Mieszadło według zastrz. 1, znamienne tym, że łopatki (1) rozmieszczone są co 120° na obwodzie elementu mocującego (3).

7. Mieszadło według zastrz. 1, znamienne tym, że łopatka (1) ma na powierzchni szczeliny (8).

8. Mieszadło według zastrz. 7, znamienne tym, że szczeliny (8) rozmieszczone są w dwóch rzędach, wzdłuż osi symetrii łopatki (1).

9. Mieszadło według zastrz. 8, znamienne tym, że szczelina (8) i oś symetrii łopatki tworzą kąt do 45°.

10. Mieszadło według zastrz. 2, znamienne tym, że piasta (3) ma co najmniej trzy gniazda (4) odpowiadające kształtem walcowemu elementowi (2), przy czym przez gniazda przechodzi mocujący otwór (5).

11. Mieszadło według zastrz. 10, znamienne tym, że mocujący otwór (5) jest gwintowany.

12. Mieszadło według zastrz. 10, znamienne tym, że mocujący otwór (5) jest przelotowy.