PL237786B1 - Mieszadło - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest mieszadło, zawierające piastę z łopatką osadzoną na wale, które charakteryzuje się tym, że ma co najmniej jeden komplet pierścieniowej piasty (1) osadzonej na drugiej piaście (3), przy czym pierścieniowa piasta (1) ma przymocowane dwie prostokątne łopatki (2), które wystają poza pierścieniową piastę (1), a druga piasta (3) o postaci wydrążonego walca o dwóch różnych średnicach zewnętrznych ma na szerszej średnicy dwie pary ograniczników pierwszą (4) i drugą (5) obrotu pierścieniowej piasty (1), a na węższej średnicy ma osadzoną luźno pierścieniową piastę (1). Komplet piast (1, 3) umieszczony jest na obrotowym wale (8) nad i/lub pod skrajną piastą (6) wyposażoną w dwie drugie prostokątne łopatki (7). Druga piasta (3) i skrajna piasta (6) połączone są na sztywno z wałem (8), tak, że pierwsza para ograniczników obrotu (4) jest w tej samej płaszczyźnie co drugie łopatki (7) skrajnej piasty (6).

Description

Przedmiotem wynalazku jest mieszadło przeznaczone do aparatów mieszających oraz stosowane w celu intensyfikacji procesów transportu masy, pędu i energii prowadzonych zwłaszcza w ośrodkach lepkich.

W praktyce przemysłowej głównym kryterium stosowanym przy doborze mieszadła mechanicznego jest lepkość mieszanego medium. Występuje jednak problemem z doborem mieszadła w przypadku, gdy lepkość mieszanego wsadu ulega zmianie podczas prowadzenia procesu (np. w wyniku prowadzonej reakcji chemicznej lub operacji jednostkowej). Podczas prowadzenia procesu, w którym następuje zmiana lepkości wsadu, może dojść do sytuacji, w której stosowane mieszadło jest już nieodpowiednie dla danej lepkości wsadu. W rozwiązaniach praktycznych dla cieczy o wysokiej lepkości stosowane są głównie niskoobrotowe mieszadła mechaniczne (najczęściej: łapówę, płytowe, kotwicowe lub wstęgowe). W praktyce przemysłowej unika się częstych zmian typu zastosowanego mieszadła w mieszalniku polegającej na jego fizycznej wymianie, ponieważ jest to czasochłonne i zakłóca ciągłość produkcji. Stosuje się jednak rozwiązania polegające na montowaniu kilku mieszadeł na jednym lub odrębnych wałach. Niestety większa liczba mieszadeł związana jest ze wzrostem energochłonności procesu oraz generowaniem skomplikowanych rozwiązań konstrukcyjnych dla układów mieszających.

Znany z patentu US2007237024 układ mieszający jest układem składającym się z mieszadła wstęgowego o osi obrotu pokrywającej się z osią symetrii cylindrycznego zbiornika oraz drugiego mieszadła śrubowego wprowadzanego nieosiowo. Znane z polskiego opisu patentowego PL161552 mieszadło wstęgowe wyposażono w wał, do którego przytwierdzono spiralne wstęgi, pierwszą zewnętrzną oraz drugą wewnętrzną skręconą w przeciwnym kierunku względem wstęgi zewnętrznej. Znane z polskiego opisu patentowego PL201101 mieszadło ma pręt, który zawieszony jest 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 na ograniczniku jednej łopatki i uchylenie drugiej. W ruchu powrotnym następuje uchylenie wcześniej zablokowanej łopatki i zablokowanie drugiej łopatki wcześniej uchylonej. Znane z wynalazku US6149296 mieszadło przeznaczone jest do cieczy o średniej lub dużej lepkości. Mieszadło zawiera obrotowy wał oraz dwa zespoły kilku pochylonych łopatek ustawionych przy ścianie zbiornika jedna nad drugą, których zadaniem jest likwidacja warstwy przyściennej w cylindrycznym zbiorniku jaka może powstać przy zastosowaniu mieszadła wstęgowego podczas mieszania lepkiej cieczy. Znane z opisu wynalazku US2011/0229963 mieszadło składa się z 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 oraz regulację odległości od dna płaskowników poruszających się ruchem obrotowym. Znane z polskiego opisu patentowego PL175516 mieszadło tarczowe, poruszające się ruchem posuwisto-zwrotnym, zaopatrzono w wychylne łopatki umieszczone w otworach. Podczas ruchów posuwisto-zwrotnych łopatki cyklicznie wychylają się umożliwiając przepływ płynu w kierunku ściany zbiornika. Znane z polskiego 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 składa z listwy zębatej sprzężonej z ramionami zamontowanymi na zawiasach. Przesunięcie listwy zębatej wychyla ramiona na zawiasach powodując zmianę konfiguracji geometrycznej ramion. Znane ze stanu techniki konstrukcje mieszadeł, które mogą zmieniać konfigurację geometryczną charakteryzują się koniecznością zastosowania skomplikowanych rozwiązań napędów. Ponadto zmiany geometrii mieszadła są zazwyczaj cykliczne. W praktyce nie są znane rozwiązania techniczne mieszadeł, w których zmiana geometrii mieszadła wymaga jedynie jednokrotnej zmiany kierunku jego pracy, co umożliwiłoby przykładowo na zmianę mieszadła płytowego w układ mieszadeł łapowych i odwrotnie.

Mieszadło, według wynalazku, zawierające piastę z łopatką osadzoną na wale, charakteryzuje się tym, że ma co najmniej jeden komplet pierścieniowej piasty osadzonej na drugiej piaście, przy czym pierścieniowa piasta ma przymocowane dwie prostokątne łopatki (korzystnie rozmieszczone co 180°), które wystają poza pierścieniową piastę (korzystnie są dwukrotnie wyższe niż pierścieniowa piasta), a druga piasta o postaci wydrążonego walca o dwóch różnych średnicach zewnętrznych ma na szerszej

PL 237 786 B1 średnicy dwie pary ograniczników obrotu (korzystnie są one rozmieszczone w odstępnie 180°) pierścieniowej piasty. Wystające łopatki podczas działania mieszadła mają kontakt z ogranicznikami, które to ograniczniki wyznaczają zakres ruchu pierścieniowej piasty. Na mniejszej średnicy druga piasta ma osadzoną luźno pierścieniową piastę. Komplet piast umieszczony jest na obrotowym wale nad i/lub pod skrajną piastą wyposażoną w dwie drugie prostokątne łopatki (korzystnie są rozmieszczone co 180°). Druga piasta i skrajna piasta połączone są na sztywno z wałem, tak, że pierwsza para ograniczników obrotu jest w tej samej płaszczyźnie co drugie łopatki skrajnej piasty.

Korzystnie drugie ograniczniki na kolejnych drugich piastach rozmieszczone są tak, że tworzą spiralę.

Zasada pracy mieszadła polega na tym, że obrót wału z drugą piastą oraz dwoma parami ograniczników obrotu powoduje zablokowanie się jednej pary ograniczników obrotu z łopatkami przymocowanymi do pierścieniowej piasty (druga para ograniczników nie pełni w tym momencie żadnej funkcji), 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 druga para ograniczników obrotu w drugiej piaście zablokuje się z łopatkami pierścieniowej piasty (luźnej) to zostaje wytworzona konfiguracja geometryczna mieszadła odpowiadająca zamontowaniu dwóch mieszadeł łapowych na jednym wale, gdzie mieszadła nie są w jednej płaszczyźnie.

Zmiana kierunku obrotu na przeciwny spowoduje, że pierwsza para ograniczników obrotu na drugiej piaście oprze się na łopatkach pierścieniowej piasty (wcześniej oparcie łopatek było na drugiej parze ograniczników obrotu) co wytworzy konfigurację geometryczną mieszadła podobną do zamontowania dwóch mieszadeł łapowych na jednym wale gdzie mieszadła są w jednej płaszczyźnie co przypomina mieszadło płytowe.

Zaletą rozwiązania jest możliwość zmiany konfiguracji geometrycznej mieszadła a ściślej układu łopatek mieszadła wyłącznie przez zmianę kierunku obrotów mieszadła bez konieczności jego demontażu.

Mieszadło według wynalazku przedstawione jest w przykładach wykonania i na rysunku, na których Fig. 1 to mieszadło z rozłożonymi elementami w widoku perspektywicznym, Fig. 2 to druga piasta mieszadła w widoku z góry, Fig. 3 to mieszadło z trzema poziomami łopatek na wale w widoku perspektywicznym (obroty w lewo), Fig. 4 to mieszadło z trzema poziomami łopatek na wale w widoku perspektywicznym (obroty w prawo), Fig. 5 to widok mieszadła z siedmioma kompletami piast (obroty w lewo), Fig. 6 to mieszadło z siedmioma kompletami piast (obroty w prawo) w widoku perspektywicznym.

P r z y k ł a d I (Fig. 1,2)

Mieszadło ma wał 8, na który nałożono skrajną piastę 6, pierścieniową piastę 1 oraz drugą piastę 3. Skrajna piasta 6 jest wydrążonym walcem do którego trwale przymocowano dwie prostokątne łopatki 7 (rozmieszczone co 180°). Pierścieniowa piasta (luźna) 1 ma trwale przymocowane dwie prostokątne łopatki 2, które są rozmieszczone co 180°. Łopatki 2 są dwukrotnie wyższe niż wysokość pierścienia pierścieniowej piasty 1 i zamocowane są w taki sposób, że wystają z jednej strony co umożliwia zablokowanie ich na dwóch parach ograniczników obrotu pierwszej 4 lub drugiej 5 zamocowanych na drugiej piaście 3. Druga piasta 3 jest wydrążonym walcem o dwóch różnych średnicach zewnętrznych, gdzie do większej średnicy zewnętrznej walca przymocowane są, co 180°, dwie pary ograniczników obrotu 4 i 5 obrotu pierścieniowej piasty 1, które są przesunięte o kąt 90° względem siebie.

Montaż mieszadła polega na tym, że skrajna piasta 6 z przymocowanymi do niej łopatkami 7 oraz druga piasta 3 z dwiema parami ograniczników obrotu 4 i 5 połączone są sztywno z obrotowym wałem 8, natomiast pierścieniowa piasta 1 ma możliwość częściowego obrotu względem wału 8 pomiędzy dwiema parami ograniczników obrotu 4 i 5 na drugiej piaście 3. Piasta 3 jest tak obrócona przed montażem względem piasty 6, że pierwsza para ograniczników obrotu 4 jest w tej samej płaszczyźnie co łopatki 7 piasty 6.

Przykładowo obrót wału 8 (w prawo), do którego na sztywno zamontowana jest skrajna piasta 6 z łopatkami 7 oraz druga piasta 3 z dwiema parami ograniczników obrotu 4 i 5 powoduje zbliżenie się drugiej pary ograniczników obrotu 5 do łopatek 2 zamontowanych na pierścieniowe piaście 1 (luźnej) aż do ich zablokowania co pozwala na uzyskanie konfiguracji geometrycznej mieszadła gdzie łopatki pierwszej i drugiej piasty ustawione są w różnych płaszczyznach. Zmiana kierunku wału 8 na obroty w lewo powoduje, że druga piasta 3 zbliży się z pierwszą parą ograniczników obrotu 4 do łopatki 2 zamontowanej na pierścieniowej piaście 1 (luźnej) aż do ich zablokowania, wytwarzając konfigurację geometryczną w gdzie łopatki pierwszej i drugiej piasty ustawione są w tej samej płaszczyźnie.

PL 237 786 B1

P r z y k ł a d II (Fig. 3 i 4)

Mieszadło do mieszania płynów wykonane analogicznie jak w przykładzie I, przy czym w tej samej płaszczyźnie co łopatki 7 piasty 6 zastosowano kolejną piastę 6 z łopatkami 7 tak, że piasta 3 oraz piasta 1 z łopatkami 2 znajduje się pomiędzy piastami 6 i łopatkami 7.

P r z y k ł a d III (Fig. 5 i 6)

Mieszadło do mieszania płynów wykonane analogicznie jak w przykładzie I lub II, przy czym zastosowano siedem piast 3 oraz siedem piast 1 z łopatkami 2 pomiędzy dwiema piastami 6 i łopatkami 7. W przykładzie tym pierwsza para ograniczników obrotu 4 na każdej piaście 3 jest taka sama jak w przykładzie I lub II natomiast druga para ograniczników obrotu 5 jest obrócona o kąt 23° względem pierwszej pary ograniczników 4 i kolejno względem siebie.

Układ taki umożliwia zmianę układu geometrycznego mieszadła z łopatek 2 i 7 ustawionych w jednej płaszczyźnie (mieszadło płytowe) na układ mieszadeł podobny do stosu mieszadeł łapowych spiralnie obróconych wokół osi wału 8 mieszadła przypominających mieszadło śrubowe.

Claims (2)

1. Mieszadło zawierające piastę z łopatką osadzoną na wale, znamienne tym, że ma co najmniej jeden komplet pierścieniowej piasty (1) osadzonej na drugiej piaście (3), przy czym pierścieniowa piasta (1) ma przymocowane dwie prostokątne łopatki (2), które wystają poza pierścieniową piastę (1), a druga piasta (3) o postaci wydrążonego walca o dwóch różnych średnicach zewnętrznych ma na szerszej średnicy dwie pary ograniczników pierwszą (4) i drugą (5) obrotu pierścieniowej piasty (1), a na węższej średnicy ma osadzoną luźno pierścieniową piastę (1), zaś komplet piast (1, 3) umieszczony jest na obrotowym wale (8) nad i/lub pod skrajną piastą (6) wyposażoną w dwie drugie prostokątne łopatki (7), przy czym druga piasta (3) i skrajna piasta (6) połączone są na sztywno z wałem (8), tak, że pierwsza para ograniczników obrotu (4) jest w tej samej płaszczyźnie co drugie łopatki (7) skrajnej piasty (6).

2. Mieszadło według zastrz. 1, znamienne tym, że drugie ograniczniki (5) na kolejnych drugich piastach (3) rozmieszczone są tak, że tworzą spiralę.