PL245160B1 - Mieszalnik z mieszadłem mechanicznym - Google Patents

Abstract

Mieszalnik z mieszadłem mechanicznym składającym się z wału, piasty z łopatkami mieszającymi oraz posiadającej otwory przepływowe charakteryzuje się tym, że na wale mieszadła (2) osadzona jest centralnie piasta (3) z co najmniej dwoma otworami mieszającymi (5) rozmieszczonymi symetrycznie, z których każdy wyposażony jest w zawór zwrotny oraz umieszczonymi na obwodzie piasty (3) co najmniej dwiema łopatkami mieszającymi (4) rozmieszczonymi symetrycznie w płaszczyźnie prostopadłej do podstawy powłoki stanowiącej piastę (3).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest mieszalnik z mieszadłem mechanicznym, mający zastosowanie w przemyśle chemicznym oraz przemysłach pokrewnych.

Z literatury przedmiotu znane są rozwiązania mieszalników z centralnie umieszczonym mieszadłem obrotowym (Stręk F.: Mieszanie i mieszalniki, WNT Warszawa 1981), bądź dwoma mieszadłami o różnych obrotach (Spytkowski St.: Analiza pracy mieszalnika układów wielofazowych z niezależnie napędzanymi mieszadłami, Politechnika Krakowska 2014).

Z polskich opisów patentowych PL215201, PL215784 i PL242804 znane są rozwiązania mieszadła wykonującego równocześnie ruch posuwisto zwrotny i obrotowy podczas pracy. Niedogodnością powyższych rozwiązań jest zastosowanie dość wysokich nakładów energii do uzyskania właściwego efektu mieszania.

Celem wynalazku jest uzyskanie w jak najkrótszym czasie jednolitych parametrów, takich jak rozkład stężeń i rozkład temperatury, w całej objętości mieszalnika przy równoczesnym małym zapotrzebowaniu mocy mieszania.

Cel ten osiągnięto przez zastosowanie rozwiązania konstrukcyjnego mieszadła według wynalazku, który powoduje zwiększenie intensywności mieszania, co prowadzi do szybszej homogenizacji układu o lepkości przekraczającej trzykrotnie lepkość wody.

W rozwiązaniu według wynalazku wał mieszadła wykonuje równocześnie ruch obrotowy i posuwisto-zwrotny, natomiast piasta w kształcie stożka wyposażona jest w otwory przepływowe z klapami zwrotnymi umożliwiającymi przepływ cieczy z dołu do góry mieszalnika podczas ruchu osiowego mieszadła w dół mieszalnika. Podczas ruchu mieszadła w górę mieszalnika klapy zwrotne są zamknięte i ciecz jest kierowana wzdłuż tworzącej powłoki w kierunku łopatek mieszadła. Zastosowana powłoka np. stożek, część powłoki sferycznej, paraboloida czy nawet ostrosłup charakteryzuje się tym, że ogranicza pewną objętość mieszanej cieczy, która podlega intensywniejszemu mieszaniu, niż pozostała część cieczy w mieszalniku. Powyższe rozwiązanie charakteryzuje się nierównomiernymi oporami ruchu osiowego, opory ruchu osiowego do góry są znacznie większe, niż opory ruchu osiowego na dół, a opory ruchu osiowego w dół są znacznie mniejsze, co ma korzystny wpływ na efekt mieszania. Ten efekt jest istotny, gdy mieszalnik według wynalazku stosuje się do mieszania cieczy o większej lepkości, niż trzykrotna lepkość wody.

Mieszalnik z mieszadłem mechanicznym składającym się z wału, piasty z łopatkami mieszającymi oraz posiadającej otwory przepływowe, przy czym na wale mieszadła osadzona jest centralnie piasta z co najmniej dwoma otworami przepływowymi rozmieszczonymi symetrycznie, z których każdy wyposażony jest w klapę zwrotną oraz umieszczonymi na obwodzie piasty co najmniej dwiema łopatkami mieszającymi charakteryzuje się tym, że co najmniej dwie łopatki mieszające rozmieszczone są symetrycznie w płaszczyźnie prostopadłej do podstawy stożka stanowiącego piastę, natomiast klapy zwrotne realizują przepływ do góry zbiornika podczas ruchu wału mieszadła w dół mieszalnika, natomiast podczas ruchu wału w górę zbiornika pozostają zamknięte.

Korzystnie mieszalnik z mieszadłem mechanicznym według wynalazku ma klapy zwrotne, które wyprofilowane są jako część powierzchni stożkowej stanowiącej piastę.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania uwidoczniony jest na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schemat mieszalnika podczas ruchu wału mieszadła do góry zbiornika (a) oraz podczas ruchu wału mieszadła na dół zbiornika (b), a Fig. 2 przedstawia przykładowe rozwiązanie konstrukcyjne mieszadła w widoku z boku, natomiast Fig. 3 przedstawia rzut z góry mieszadła.

Mieszadło według wynalazku umieszczone jest w zbiorniku (1), składa się z wału (2), na którym zamocowana jest stożkowa piasta (3) z symetrycznie rozmieszczonymi łopatkami mieszającymi (4). Pomiędzy łopatkami mieszającymi (4) znajdują się otwory przepływowe (5), które umożliwiają obniżenie oporów ruchu mieszadła w kierunku osiowym, a także dodatkowe mieszanie cieczy wokół wału (2) mieszadła. Każdy otwór przepływowy (5) posiada klapę zwrotną (6) umożliwiającą przepływ przez otwór do góry zbiornika (1). Klapy zwrotne (6) umieszczone są na powierzchni stożkowej piasty (3). Konstrukcja mieszadła umożliwia mieszanie zarówno w przypadku, gdy wał (2) mieszadła wykonuje ruch obrotowy, a także gdy wał (2) mieszadła wykonuje ruch posuwisto zwrotny. Podczas pracy mieszadła oba te ruchy wykonywane są jednocześnie. Klapy zwrotne (6) uchylają się samoczynnie podczas posuwisto-zwrotnego ruchu wału (2). W przykładzie wykonania zastosowano klapy zwrotne (6), które otwierają się i zamykają na skutek działania na klapę sił związanych z przepływem cieczy przez klapę. W chwili, gdy ruch posuwisto-zwrotny wału (2) ustaje wszystkie klapy zwrotne (6) są zamknięte. Klapy zwrotne (6) pozostają zamknięte, gdy włączony jest jedynie ruch obrotowy mieszadła. Stopień otwarcia klapy zwrotnej (6) zależy od szybkości ruchu posuwisto-zwrotnego wału (2) mieszadła.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest intensywniejsze mieszanie cieczy o lepkości większej, niż trzykrotna lepkość wody w mieszalniku w porównaniu do znanych rozwiązań przy równoczesnym niskim nakładzie energii mieszania. Korzyści wynikające z zastosowania proponowanego rozwiązania są tym większe im większa jest lepkość mieszanej cieczy i częstotliwość ruchu posuwisto-zwrotnego wału mieszadła. Proponowane rozwiązanie ma zastosowanie w przypadku, gdy istotny jest czas mieszania i wymagana jest duża jednorodność mieszaniny. Ponadto umożliwia utworzenie strategii sterowania odrębnie dla każdego procesu przez dobór dwóch parametrów takich jak: szybkość obrotowa oraz częstotliwość ruchu posuwisto-zwrotnego. Rozwiązanie posiada również właściwości samoregulacyjne przez dostosowanie wysokości otwarcia klap zaworów do szybkości podnoszenia i opuszczania wału mieszadła.

Claims (2)

1. Mieszalnik z mieszadłem mechanicznym składającym się z wału, piasty z łopatkami mieszającymi oraz posiadającej otwory przepływowe, przy czym na wale mieszadła osadzona jest centralnie piasta z co najmniej dwoma otworami przepływowymi rozmieszczonymi symetrycznie, z których każdy wyposażony jest w klapę zwrotną oraz umieszczonymi na obwodzie piasty co najmniej dwiema łopatkami mieszającymi, znamienny tym, że co najmniej dwie łopatki mieszające (4) rozmieszczone są symetrycznie w płaszczyźnie prostopadłej do podstawy stożka stanowiącego piastę (3), natomiast klapy zwrotne (6) realizują przepływ do góry zbiornika (1) podczas ruchu wału (2) mieszadła w dół mieszalnika, a podczas ruchu wału w górę zbiornika (1) pozostają zamknięte.

2. Mieszalnik według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że klapy zwrotne (6) wyprofilowane są jako część powierzchni stożkowej stanowiącej piastę.