PL237785B1 - Mieszalnik - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest mieszalnik, do mieszania płynów zawierający zbiornik z płaszczem termicznym, wał, na którym ma mieszadło z piastą i z łopatkami oraz bełkotkę umieszczoną w pobliżu dna zbiornika, charakteryzuje się tym, że mieszadło ma pierścieniową piastę (3), do której trwale przymocowane są co najmniej dwie pierwsze prostokątne łopatki (4), które wystają poza pierścieniową piastę (3), tak, że opierają się na ograniczniku obrotu (7) pierścieniowej piasty (3), który zamocowany jest na drugiej piaście (5) w postaci wydrążonego walca o dwóch różnych średnicach zewnętrznych. Do większej średnicy zewnętrznej drugiej piasty (5) przymocowane są co najmniej dwie drugie prostokątne łopatki (6) i ogranicznik obrotu (7) pierścieniowej piasty (3). Pierścieniowa piasta (3) nałożona jest luźno na mniejszą średnicę drugiej piasty (5) i zabezpieczona podkładką (10) przed zsunięciem. Obie piasty (3, 5) nasunięte są na wał (2). Druga piasta (5) wraz z podkładką (10) połączona jest na sztywno z obrotowym wałem (2). Pierścieniowa piasta (3) połączona jest obrotowo z wałem (2). Bełkotka (8) znajduje się pod mieszadłem umieszczonym w osi wzdłużnej zbiornika (1).

Description

Przedmiotem wynalazku jest mieszalnik do mieszania płynów o zmieniającej się lepkości. Aparat ten przeznaczony jest on zwłaszcza do prowadzenia procesów w których płyn zmienia swoją lepkość podczas trwania procesu np. wskutek zachodzących reakcji chemicznych.

W procesie mieszania płynów najczęściej stosowane są mieszalniki wyposażone w mieszadła pracujące w ruchu obrotowym rzadziej posuwisto-zwrotnym. Pojedyncze mieszadło o stałej geometrii zapewnia odpowiedni stopień burzliwości w ograniczonym obszarze wsadu aparatu. Najczęściej stosowanym sposobem na zwiększenie obszaru odpowiedniego stopnia burzliwości jest zwiększenie częstości obrotowej pojedynczego mieszadła oraz umieszczenie na wale kaskady mieszadeł. Niestety stosowanie zwiększonej liczby mieszadeł podnosi energochłonność procesu. Ponieważ wytwarzana hydrodynamika w mieszalniku silnie uzależniona jest od zastosowanej geometrii mieszadła, dlatego poszukuje się rozwiązań konstrukcyjnych mieszalników, w których zastosowane mieszadło pozwala na kontrolowanie jego geometrii.

Znany z polskiego opisu patentowego PL201101 mieszalnik ma pręt, który zawieszony jest u góry na zawiasie a jego dolna część porusza się wahadłowo. Na dole pręta osadzona jest piasta, do której przymocowane są na zawiasach dwie uchylne łopatki. Wychylenie pręta w jedną stronę powoduje zablokowanie jednej łopatki na ograniczniku i uchylenie drugiej. W ruchu powrotnym następuje uchylenie wcześniej zablokowanej łopatki i zablokowanie drugiej łopatki wcześniej uchylonej. Znane z opisu wynalazku US2011/0229963 mieszadło przeznaczone jest do mieszalników z mieszadłem obrotowym i składa się a dwóch płaskowników, które połączono jednostronne na zawiasie. Wolny koniec jednego płaskownika przymocowano na przegubie do dna zbiornika. Koniec drugiego płaskownika połączono na przegubie do obrotowego wału mającego możliwość przemieszczania się w osi zbiornika. Uzyskano w ten sposób możliwość zmiany średnicy mieszadła w mieszalniku oraz regulację odległości od dna płaskowników poruszających się ruchem obrotowym. Znane z polskiego opisu patentowego nr PL175516 mieszadło tarczowe, przeznaczone jest do mieszalników posiadających smukły zbiornik, w którym mieszadło porusza się ruchem posuwisto-zwrotnym. Mieszadło zaopatrzono w wychylne łopatki umieszczone w otworach.

Podczas ruchów posuwisto-zwrotnych łopatki cyklicznie wychylają się umożliwiając przepływ płynu w kierunku ściany zbiornika. Znane z opisu patentowego PL215201 mieszadło do płynów składa się z dwóch piast zamontowanych na odrębnych wałach, które połączono z system płaskowników. Zmiana odległości piast powoduje zmianę konfiguracji geometrycznej płaskowników. Mieszadło pracuje w ruchu obrotowym, posuwisto-zwrotnym lub jednocześnie obrotowym i posuwisto-zwrotnym. Znane z opisu wynalazku SU1766478 mieszadło przeznaczone jest do mieszalników o smukłych zbiornikach i składa z listwy zębatej sprzężonej z ramionami zamontowanymi na zawiasach. Przesunięcie listwy zębatej wychyla ramiona na zawiasach powodując zmianę konfiguracji geometrycznej ramion.

Znane w technice konstrukcje mieszalników z mieszadłami umożliwiającymi zmianę konfiguracji geometrycznej często wymagają zastosowania nietypowych rozwiązań napędów, a zmiany geometrii mieszadła następują zazwyczaj cykliczne. W praktyce nie są znane rozwiązania techniczne mieszalników z mieszadłami, w których zmiana geometrii wymaga jedynie jednokrotnej zmiany kierunku jego pracy.

Mieszalnik do mieszania płynów, według wynalazku, zawierający zbiornik z płaszczem termicznym, wał, na którym zamontowano mieszadło z piastą i z łopatkami oraz bełkotkę umieszczoną w pobliżu dna zbiornika charakteryzuje się tym, że mieszadło ma pierścieniową piastę, do której trwale przymocowano co najmniej dwie pierwsze prostokątne łopatki (korzystnie rozmieszczone w równej odległości od siebie), które wystają poza pierścieniową piastę. Korzystnie wysokość pierwszych łopatek jest dwukrotnie wyższa niż wysokość pierścienia piasty. Wystawanie pierwszych łopatek poza pierścieniową piastę pozwala na to, że podczas obrotu zatrzymają się one o ogranicznik obrotu pierścieniowej piasty, który zamocowany jest na drugiej piaście. Korzystnie ogranicznik obrotu ma tyle elementów blokujących obrót ile jest pierwszych łopatek. Druga piasta ma postać walca o dwóch średnicach zewnętrznych. Do powierzchni o większej średnicy przymocowane są co najmniej dwie drugie prostokątne łopatki (korzystnie rozmieszczone w równej odległości od siebie) i ogranicznik obrotu pierścieniowej piasty (korzystnie rozmieszczone w równej odległości od siebie i przesunięte o równą odległość względem drugich łopatek). Pierścieniowa piasta nałożona jest luźno na mniejszą średnicę drugiej piasty i zabezpieczona podkładką przed zsunięciem. Obie piasty z podkładką nasunięte są następnie na obrotowy wał z nakrętką i przykręcone w taki sposób, że druga piasta wraz z podkładką połączona jest na sztywno z obrotowym

PL 237 785 B1 wałem, natomiast pierścieniowa piasta ma możliwość częściowego obrotu względem wału pomiędzy drugą łopatką drugiej piasty i ogranicznikiem na niej zamocowanym. Bełkotka znajduje się pod mieszadłem umieszczonym w osi wzdłużnej zbiornika.

Korzystnie ogranicznik obrotu rozmieszczony jest w połowie odległości pomiędzy drugimi łopatkami.

Pierwsze łopatki na pierścieniowej piaście i drugie łopatki na drugiej piaście mają ten sam rozmiar.

Pierwsze łopatki lub drugie łopatki mają prostokątny otwór. Podczas ruchu wału, gdy pierwsze i drugie łopatki są rozdzielone, mieszany płyn może swobodnie przepływać przez prostokątne otwory w drugiej łopatce, natomiast podczas ruchu obrotowego w przeciwnym kierunku prostokątne wycięcie w drugiej łopatce jest zasłonięte pierwszą łopatką.

Korzystnie mieszalnik wewnątrz cylindrycznego zbiornika ma pionowe przegrody.

Mieszalnik według wynalazku jest wyposażony w mieszadło przystosowane do pracy w zmiennym ruchu obrotowym, tzn. w ruchu, w którym obroty mieszadła zmieniają cyklicznie zgodnie lub w przeciwnym kierunku do ruchu wskazówek zegara. Mieszadło składa się z systemu piast (piasty pierścieniowej i drugiej piasty) oraz dwóch rodzajów łopatek, które odpowiednio są przymocowane do piasty pierścieniowej i drugiej piasty.

Zasada pracy mieszadła umieszczonego wewnątrz zbiornika polega na tym, że obrót wału z drugą piastą, jej łopatkami oraz ogranicznikiem obrotu powoduje zablokowanie się ogranicznika obrotu lub drugiej łopatki drugiej piasty (w zależności od kierunku) z pierwszymi łopatkami przymocowanymi do pierwszej piasty, co wywołuje zmianę konfiguracji geometrycznej mieszadła. Mieszadło według wynalazku przystosowane jest do pracy w ruchu obrotowym, w kierunku zgodnym z kierunkiem obrotu wskazówek zegara (w prawo) lub przeciwnym (w lewo). Przykładowo, jeżeli wał mieszadła obraca się w prawo i ogranicznik obrotu w drugiej piaście zablokuje się z pierwszymi łopatkami pierwszej piasty (luźnej) to zostaje wytworzona konfiguracja geometryczna mieszadła składająca się z czterech łopatek mieszadła. Zmiana kierunku obrotu na przeciwny względem powyżej przedstawionego przykładu spowoduje, że druga łopatka z drugiej piasty oprze się na pierwszych łopatkach pierwszej piasty (wcześniej oparcie było na ograniczniku) co wytworzy konfigurację geometryczną składającą się z dwóch łopatek (ponieważ łopatki pierwszej i drugiej piasty przylegają do siebie).

Zaletą mieszalnika z niniejszym rozwiązaniem jest zmiana konfiguracji geometrycznej mieszadła a ściślej liczby łopatek mieszadła wyłącznie przez zmianę kierunku obrotów mieszadła bez konieczności np. jego demontażu. Kontrola liczby łopatek w mieszadle, które zostało zastosowane w mieszalniku umożliwia zmianę hydrodynamiki wewnątrz mieszalnika bez konieczności zmiany częstości obrotów mieszadła.

Mieszalnik według wynalazku przedstawiony jest w przykładach wykonania i na rysunku, na których Fig. 1 przedstawia mieszalnik z mieszadłem obracającym się w prawo (mieszadło z czterema łopatkami) w widok perspektywicznym, Fig. 2 przedstawia mieszadło z rozłożonymi elementami składowymi w widok perspektywicznym, Fig. 3 to mieszadło z przylegającymi łopatkami (obroty w lewo) w widok perspektywicznym, Fig. 4 to mieszadło z łopatkami opartymi na ograniczniku obrotu (obroty w prawo) w widok perspektywicznym, Fig. 5 to mieszadło z łopatkami prostokątnymi zamontowanymi do pierwszej piasty (luźnej) oraz łopatkami z otworami zamontowanymi do piasty drugiej (obroty w lewo) w widok perspektywicznym, Fig. 6 przedstawia mieszalnik z mieszadłem obracającym się w prawo z łopatkami prostokątnymi zamontowanymi do pierwszej piasty (luźnej) oraz łopatkami z otworami zamontowanymi do piasty drugiej w widok perspektywicznym.

P r z y k ł a d I (Fig. 1-4)

Mieszalnik zbudowany jest ze zbiornika 1 z płaszczem termicznym (grzejny/chłodzący), wewnątrz którego ma osadzone na wale 2 mieszadło. Mieszadło ma obrotowy wał 2 zakończony przewężeniem z gwintem i nakrętką, na który nałożona jest podkładka 10, pierścieniowa piasta 3 oraz druga piasta 5. Pierścieniowa piasta 3 (luźna względem wału) ma trwale do niej przymocowane dwie pierwsze prostokątne łopatki 4, które są rozmieszczone co 180°. Łopatki 4 są dwukrotnie wyższe niż wysokość pierścienia pierścieniowej piasty 3 i zamocowane są w taki sposób, że wystają z jednej strony co umożliwia zablokowanie ich na ograniczniku obrotu 7 zamocowanym na drugiej piaście 5. Druga piasta 5 ma postać wydrążonego walca o dwóch różnych średnicach zewnętrznych, gdzie do większej średnicy zewnętrznej walca przymocowane są co 180°, dwie drugie prostokątne łopatki 6 i dwa ograniczniki obrotu 7 (pierścieniowej piasty 3), które są przesunięte o kąt 90° względem drugich łopatek 6. Montaż miesza

PL 237 785 B1 dła polega na tym, że pierścieniowa piasta 3 nałożona jest luźno na mniejszą średnicę drugiej piasty 5 i zabezpieczona podkładką 10 przed zsunięciem a całość nasunięta jest na wał 2 i zabezpieczona nakrętką. Taki montaż umożliwia pierścieniowej piaście 3 na częściowy obrót pomiędzy drugą łopatką 6 drugiej piasty 5 i ogranicznikiem obrotu 7.

Obrót wału 2 (w prawo), do którego na sztywno zamontowana jest podkładka 10 i druga piasta 5 powoduje zbliżenie się ogranicznika obrotu 7 do łopatek 4 zamontowanych na pierścieniowej piaście 3 (luźnej) aż do ich zablokowania co pozwala na uzyskanie konfiguracji geometrycznej mieszadła w formie czterech łopatek. Zmiana kierunku wału 2 na obroty w lewo powoduje, że druga piasta 5 spowoduje zbliżenie się drugiej łopatki 6 do pierwszej łopatki 4 zamontowanej na pierścieniowej piaście 3 (luźnej) aż do ich zablokowania, wytwarzając konfigurację geometryczną w formie dwóch łopatek (łopatki pierwszej i drugiej piasty przylegają do siebie).

Bełkotka 8 (umożliwiająca wytwarzanie układów gaz-ciecz) znajduje się pod mieszadłem umieszczonym w osi wzdłużnej zbiornika 1. Zbiornik 1 ma pionowe przegrody 9.

P r z y k ł a d II (Fig. 5-6)

Mieszalnik do mieszania płynów wykonany analogicznie jak w przykładzie I, przy czym w mieszadle pierścieniowa piasta 3 wyposażona jest w pierwsze łopatki 4, które są niższe od wysokości drugich łopatek 6 w których wykonano prostokątny otwór o wysokości zbliżonej do wysokości pierwszych łopatek 4.

Claims (5)

1. Mieszalnik do mieszania płynów zawierający zbiornik z płaszczem termicznym, wał, na którym ma mieszadło z piastą i z łopatkami oraz bełkotkę umieszczona w pobliżu dna zbiornika, znamienny tym, że mieszadło ma pierścieniową piastę (3), do której trwale przymocowane są co najmniej dwie pierwsze prostokątne łopatki (4), które wystają poza pierścieniową piastę (3), tak, że opierają się na ograniczniku obrotu (7) pierścieniowej piasty (3), który zamocowany jest na drugiej piaście (5) w postaci wydrążonego walca o dwóch różnych średnicach zewnętrznych, przy czym do większej średnicy zewnętrznej drugiej piasty (5) przymocowane są co najmniej dwie drugie prostokątne łopatki (6) i ogranicznik obrotu (7) pierścieniowej piasty (3), zaś pierścieniowa piasta (3) nałożona jest luźno na mniejszą średnicę drugiej piasty (5) i zabezpieczona podkładką (10) przed zsunięciem, a obie piasty (3, 5) nasunięte są na wał (2), przy czym druga piasta (5) wraz z podkładką (10) połączona jest na sztywno z obrotowym wałem (2), a pierścieniowa piasta (3) połączona jest obrotowo z wałem (2), zaś bełkotka (8) znajduje się pod mieszadłem umieszczonym w osi wzdłużnej zbiornika (1).

2. Mieszalnik według zastrz. 2, znamienny tym, że ogranicznik (7) obrotu pierścieniowej piasty (3) znajduje się w połowie odległości pomiędzy drugimi prostokątnymi łopatkami (6).

3. Mieszalnik według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwsze łopatki (4) i drugie łopatki (6) mają ten sam rozmiar.

4. Mieszalnik według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwsze łopatki (4) lub drugie łopatki (6) mają prostokątny otwór.

5. Mieszalnik według zastrz. 1, znamienny tym, że wewnątrz cylindrycznego zbiornika (1) ma pionowe przegrody (9).