PT99956A - FLEXIVELY AND MIXING DEVICE WITH A MIXING SCREW PROVIDED WITH SUCH A UNION - Google Patents
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Description
TERLET. N.V. "UNIÃO FLEXÍVEL E DISPOSITIVO MISTURADOR COM UM PARAFUSO MISTURADOR PROVIDO COM UMA TAL UNIÃO" A presente invenção refere-se a uma união flexível para compensar as diferenças no alinhamento entre dois corpos rotativos que estão ligados rigidamente nas suas direcções axial e rotativa. Tais uniões flexíveis são do conhecimento geral. Como exemplo, menciona-se aqui a conhecida união universal. Muitas vezes, aplicam-se uniões flexíveis em casos em que não está garantido o alinhamento preciso dos eixos de rotação de corpos rotativos ligados.TERLET. N.V. " FLEXIBLE JOINT AND MIXING DEVICE WITH A MIXING SCREW PROVIDED WITH A SINGLE UNION " The present invention relates to a flexible joint for compensating for differences in alignment between two rotating bodies which are rigidly connected in their axial and rotary directions. Such flexible joints are generally known. As an example, the so-called universal union is mentioned here. Flexible couplings are often applied in cases where the precise alignment of the rotational axes of rotating bodies is not ensured.
Isso pode ser devido ao facto de se aceitarem de antemão diferenças de alinhamento, por exemplo se tiverem de aceitar-se pequenas variações da posição efectiva dos corpos rotativos. Uma tal situação pode ocorrer, por exemplo, com um eixo que ê suportado rotativamente por meio de três chumaceiras. 0 suporte em três pontos do eixo é estaticamente sobredeterminado, de modo que, devido a uma posição incorrecta das chumaceiras transversalmente em relação ao eixo, se introduz no mesmo um momento flector. Um tal momento flector varia constantemente o seu sinal quando o eixo roda, o que gera um perigo de fadiga. Além disso, um tal momento flector conduz a forças extraordinariamente elevadas nas chumaceiras, com influência negativa da sua vida util.This may be due to the fact that differences in alignment are accepted in advance, for example if small variations of the effective position of the rotating bodies are to be accepted. Such a situation may occur, for example, with an axis which is rotatably supported by means of three bearings. The three-point support of the shaft is statically overdetermined so that, due to an incorrect position of the bearings transversely to the axis, a bending moment is introduced therein. Such a bending moment constantly changes its signal when the shaft rotates, which creates a danger of fatigue. Moreover, such a bending moment leads to extraordinarily high forces in the bearings, with negative influence of their useful life.
Um exemplo de um tal caso ê o parafuso amassador ou mis- -2-An example of such a case is the kneading or mis-
«5: turador num dispositivo amassador ou misturador cónico. Na sua extremidade superior, o parafuso amassador ê suportado num eixo de accionamento situado na extremidade de um braço oscilante, sendo esse eixo suportado por meio de duas chumaceiras. O parafuso amassador ou misturador propriamente dito ê suportado na sua extremidade inferior rotativamente num vaso. Tanto os defeitos de alinhamento das chumaceiras atrás referidos como as car-gas exercidas pelos produtos a amassar ou misturar no parafuso dão origem a momentos flectores inaceitáveis no parafuso amassador ou misturador e no eixo de accionamento respectivamente. Estes momentos flectores indesejáveis podem ser evitados ligando o parafuso amassador ou misturador e o eixo de accionamento por. meio de um acoplamento tal como o..que atrás se descreveu.In a kneading device or a conical mixer. At its upper end, the grinding screw is supported on a drive shaft situated at the end of a swing arm, which shaft is supported by means of two bearings. The kneading screw or mixer itself is supported at its lower end rotatably in a vessel. Both the alignment defects of the above bearings and the loads exerted by the products to be kneaded or mixed in the screw give rise to unacceptable bending moments in the kneader or mixer screw and in the drive shaft respectively. These undesirable bending moments can be avoided by connecting the kneader or mixer screw and the drive shaft through. through a coupling such as the one described above.
Mas, a este respeito, a união universal conhecida tem inconvenientes, devidos ao facto de ficar exposta aos produtos a amassar ou misturar. No caso dos tipos específicos de produtos a amassar ou misturar, é necessário proteger a união universal, o que na prática se mostra ser difícil. São exemplos disso os produtos a misturar moídos finamente, gases ou líquidos.However, in this respect, the known universal joint has drawbacks due to being exposed to the products being kneaded or mixed. In the case of specific types of products to be kneaded or mixed, it is necessary to protect the universal joint, which in practice appears to be difficult. Examples of such products are finely ground mixtures, gases or liquids.
Além disso, o produto a amassar ou misturar pode conter materiais agressivos química ou mecanicamente, que poderiam deteriorar a união.In addition, the product to be kneaded or mixed may contain aggressive materials chemically or mechanically, which could deteriorate the joint.
Como consequência da sua construção, a união conhecida tem uma forma que promove a aglomeração dos produtos a misturar em espaços ocos específicos e desliza. Os produtos assim agregados são muito difíceis de remover. Isso conduz ao risco de os -3- / c produtos a misturar ficarem poluídos pelos restos não removidos. Como consequência disso, os produtos podem ser contaminados bac-teriologicamente.As a consequence of its construction, the known joint has a shape that promotes the agglomeration of the products to be mixed in specific hollow spaces and slides. The products thus aggregated are very difficult to remove. This leads to the risk that the products to be mixed will be polluted by the remains that have not been removed. As a consequence, the products can be contaminated bac-teriologically.
Em particular nos dispositivos amassadores ou misturadores aplicados na industria de lacticínios e alimentares, bem como na indústria farmacêutica, ê sobretudo inaceitável este risco.In particular in kneading or kneading devices applied in the dairy and food industry as well as in the pharmaceutical industry, this risk is above all unacceptable.
Uma união que fique contaminada com um foco de bactérias é difícil de limpar. Por conseguinte, uma uniãô, uma vez contaminada, pode contaminar muitas cargas novas e tornar o dispositivo misturador inutilizável. 0 objecto da presente invenção consiste, portanto, em proporcionar um acoplamento flexível do tipo atrás descrito que, por um lado, proporciona uma solução para os momentos flectores indesejados e que, por outro lado, ê apropriada para aplicações em que tem de evitar-se qualquer risco de poluição.A union that gets contaminated with a bacteria focus is difficult to clean. Therefore, a unit, once contaminated, can contaminate many new loads and render the mixing device unusable. The object of the present invention is therefore to provide a flexible coupling of the type described above which, on the one hand, provides a solution for undesired bending moments and which, on the other hand, is suitable for applications in which it is to be avoided any risk of pollution.
Este objectivo ê conseguido pelo facto de a união compreender uma união de esfera e alvéolo para transferir cargas axiais e cargas transversais, bem como um fole que envolve a mesma para transferir cargas de torção, sendo o referido fole feito de um material com um médulo de elasticidade elevado e que está ligado, em cada extremidade, com uma elevada rigidez de torção, sempre a um dos corpos rotativos. A úniao de esfera e alvéolo segundo a presente invenção permite movimentos de rotação mútuos dos dois corpos rotativos, de modo tal. que, no caso de defeito de alinhamento entre as diferentes chumaceiras, ouThis object is achieved by the fact that the joint comprises a ball-and-socket joint for transferring axial loads and transverse loads, as well as a bellows surrounding the same for transferring torsional loads, said bellows being made of a material having a elasticity and which is connected at each end with a high torsional stiffness, always to one of the rotating bodies. The ball and socket joint according to the present invention enables mutual rotational movements of the two rotary bodies, in such a way. which, in the case of defect of alignment between the different bearings, or
-I ς? no caso de grandes cargas transversais nos corpos rotativos, nao surgirão momentos flectores intensos. A construção dos foles permite tais movimentos de flexão limitados. Porém, relativamente às cargas de torção, é rígida, de modo tal que o binário de accionamento no sentido da rotação entre os dois corpos pode ser transmitido correctamente.-I ς? in the case of large transverse loads on the rotating bodies, there will be no intense bending moments. The construction of the bellows allows such limited bending movements. However, with respect to the torsion loads, it is rigid so that the drive torque in the direction of rotation between the two bodies can be transmitted correctly.
Esta combinação de rigidez de torção, por um lado, e tolerância para movimentos de flexão, por outro lado, é obtido devido ao facto de os foles terem, em cada extremidade, um flange de montagem, havendo entre os flanges uma manga cujas extremidades axiais estão providas de bordos voltados para dentro, cada um dos quais está ligado a um flange. Uma tal manga com flanges extremos rígidos tem uma elevada rigidez de torção, enquanto que, por meio da forma curva da parede da manga, podem ainda verificar-se movimentos relativos de rotação dos flanges num plano que passa pelo eixo central do fole. De preferência, a manga tem uma secção transversal essencialmente com a forma de V ou de U, num plano axial, de modo que cada uma das pontas das pernas de V ou do U está ligada a um flange e a parte inferior do V ou do U dirige-se radialmente para fora. Nesta forma de realização, a parte da manga constituída pelas pernas do V ou do U proporciona a flexibilidade para o movimento de flexão.This combination of torsional stiffness on the one hand and tolerance for bending movements, on the other hand, is obtained because the bellows have at each end a mounting flange, there being between the flanges a sleeve whose axial ends are provided with inwardly facing edges, each of which is attached to a flange. Such a sleeve with rigid end flanges has a high torsional stiffness, whereas, by means of the curved shape of the sleeve wall, relative rotational movements of the flanges can also occur in a plane passing through the central axis of the bellows. Preferably, the sleeve has a substantially V-shaped or U-shaped cross-section in an axial plane, so that each of the legs of V or U-legs is attached to a flange and the lower part of the V or U is directed radially outwards. In this embodiment, the sleeve portion constituted by the legs of the V or U provides the flexibility for the bending movement.
Numa forma prática de realização, a manga pode consistir em duas caixas axiais, soldadas entre si.In a practical embodiment, the sleeve may consist of two axially welded housings.
Para impedir que do lado da costura de soldadura seja demasiado elevada a tensão de fadiga, a parte de metade axial da -5- ί manga que ladeia a costura de soldadura tem uma maior espessura.To prevent welding seam side from being too high the fatigue stress, the axial half part of the sleeve facing the welding seam has a greater thickness.
De acordo com uma forma de realização preferida na prática, as partes da parede da manga que se estendem entre as partes com uma maior espessura de parede e os flanges têm uma espessura de parede relativamente pequena, de modo tal que estas partes de parede podem deformar-se como um S para compensar o defeito de alinhamento. Devido ao facto de as diferenças de alinhamento serem sempre pequenas, a deformação em S ê muito pequena, de modo que também num comprimento de parede pequeno, na direcção radial, o raio de curvatura que corresponde às deformações pode ser limitado. A forma de realização da união pode ser simplificada no caso de as metades da manga serem simétricas em relação ao plano radial que passa pela costura de soldadura. Nesta forma de realização, apenas é necessário fabricar metades de manga, o que influencia favoravelmente os custos de fabrico.According to a preferred embodiment in practice, the portions of the wall of the sleeve which extend between the portions with a greater wall thickness and the flanges have a relatively small wall thickness, such that these wall parts may deform as an S to compensate for the alignment defect. Due to the fact that the alignment differences are always small, the deformation in S is very small, so that also in a small wall length, in the radial direction, the radius of curvature corresponding to the deformations can be limited. The embodiment of the joint can be simplified if the sleeve halves are symmetrical with respect to the radial plane passing through the weld seam. In this embodiment, it is only necessary to manufacture sleeve halves, which favorably influences the manufacturing costs.
Um dos flanges pode ter um alojamento para conter o anel exterior da união de esfera e alvéolo, e o outro flange pode ter um perno para suportar o anel interior da união de esfera e alvéolo. Deste modo, obtém-se uma construção compacta, envolvendo o fole os anéis da união de esfera e alvéolo de maneira hermética.One flange may have a housing for containing the outer ring of the ball and socket joint, and the other flange may have a bolt for supporting the inner ring of the ball and socket joint. In this way, a compact construction is obtained, the bellows surrounding the ball and socket joint rings hermetically.
Além disso, a presente invenção refere-se a um dispositivo amassador ou misturador provido de um recipiente amassador ou misturador conico e um parafuso amassador ou misturador que está, na sua extremidade superior, suspenso de um eixo de accio- namento situado na extremidade livre de um braço oscilante, e suportado no recipiente na sua extremidade inferior. De acordo com uma aplicação preferida, a união flexível como atrás se descreveu ê aplicada entre o parafuso misturador e o eixo de accio-namento. Deste modo, a chumaceira do eixo de accionamento pode ser grandemente poupada, mesmo que haja diferenças de alinhamento entre, por um lado, o suporte em dois pontos do eixo e, por outro lado, o suporte da extremidade inferior do parafuso misturador. Porem, também no caso do parafuso misturador que flecte sob a influência das cargas exercidas no mesmo pelos produtos a amassar, as cargas nas chumaceiras podem manter-se limitadas, em consequência da presença da união flexível.Further, the present invention relates to a kneader or mixer device provided with a kneading or conical mixer and a kneading or kneading screw which is, at its upper end, suspended from a drive shaft situated at the free end of an oscillating arm, and supported on the container at its lower end. According to a preferred application, the flexible joint as described above is applied between the mixing screw and the actuating shaft. In this way, the drive shaft bearing can be greatly spared, even if there are differences in alignment between the two-point support of the shaft on the one hand and the support on the lower end of the mixer screw, on the other hand. However, also in the case of the mixing screw which flexes under the influence of the loads exerted on it by the products to be kneaded, the loads on the bearings may be kept limited as a consequence of the presence of the flexible joint.
De preferência, cada flange tem um anel de vedação para proporcionar uma vedação sanitária ou asséptica relativamente ao parafuso misturador ou ao eixo de accionamento. Esta forma de realização i apropriada para a aplicação na indústria alimentar ou na indústria farmacêutica. A união tem uma forma que, no exterior, é completamente lisa, sem arestas nem fendas, difíceis de atingir e nas quais possa acumular-se sujidade. 0 risco da formação de focos de bactérias é assim grandemente evitado. 0 dispositivo misturador com uma união é muito apropriado para materiais agressivos mecânica ou quimicamente. Tendo em atenção o carácter selado da união, ê também apropriada para recipientes misturadores nos quais durante o funcionamento se verifica uma sobrepressão ou uma depres são. -7Preferably, each flange has a sealing ring to provide a sanitary or aseptic seal relative to the mixing screw or to the drive shaft. This embodiment is suitable for application in the food industry or the pharmaceutical industry. The union has a shape that, on the outside, is completely smooth, without edges or crevices, difficult to reach and in which dirt can accumulate. The risk of formation of foci of bacteria is thus greatly avoided. The mixing device with a joint is very suitable for aggressive materials mechanically or chemically. In view of the sealed nature of the joint, it is also suitable for mixing vessels in which an overpressure or depression occurs during operation. -7
Isto significa que no espaço interior pode manter-se, por exemplo, uma atmosfera de azoto, o que diminui ainda mais o perigo de contaminação. A vedação consiste num tipo conhecido e aceite, que também garante que não se verifica qualquer contaminação devido a uma acção de capilaridade. Desse modo, podem garantir-se condições assépticas numa gama de temperatura que vai de -20°C até 200°C.This means that in the interior space, for example, an atmosphere of nitrogen can be maintained, which further reduces the danger of contamination. The seal consists of a known and accepted type which also ensures that there is no contamination due to a capillary action. In this way, aseptic conditions can be guaranteed in a temperature range from -20 ° C to 200 ° C.
Descreve-se agora com mais pormenor a presente invenção, com referência a uma forma de realização representada na figura. A figura representa uma união flexível que tem a referência global (1). Esta união flexível está, por um lado, ligada a um accionamento axial (não representado), tal como, por exemplo, a extremidade cónica de um braço oscilante de um recipiente misturador. Por outro lado, a união (1) está ligada a um parafuso misturador (3) que compreende um eixo central (4) e um parafuso (5). 0 eixo central (4) está equipado com um flange de montagem (6) no qual é finalmente ligada a união. A união flexível segundo a presente invenção compreende uma união de esfera e alvéolo (7), que inclui um anel exterior da união (22) e um anel interior (8) da união. O anel exterior (22) da união está contido numa caixa (9) que faz parte do flange de montagem (10) da união (1). O anel interior (8) da união de esfera e alvéolo está posicionado em torno de um eixo oco (11) que tem uma rosca interior. Este eixo oco (11) tem um anel (12) no qual assenta o anel interior da união de esfera e alvéolo. Este anel (8) da união de esfera e alvéolo assenta também I -8-The present invention will now be described in more detail with reference to an embodiment shown in the figure. The figure represents a flexible joint having the overall reference (1). This flexible connection is, on the one hand, connected to an axial drive (not shown), such as, for example, the conical end of a swing arm of a mixing vessel. On the other hand, the joint (1) is connected to a mixing screw (3) comprising a central axis (4) and a screw (5). The central axis (4) is provided with a mounting flange (6) in which the connection is finally connected. The flexible joint according to the present invention comprises a ball-and-socket joint (7), which includes an outer ring of the joint (22) and an inner ring (8) of the joint. The outer ring 22 of the joint is contained in a housing 9 which forms part of the mounting flange 10 of the joint 1. The inner ring (8) of the ball and socket joint is positioned about a hollow shaft (11) having an internal thread. This hollow shaft (11) has a ring (12) on which the inner ring of the ball and socket joint lies. This ring (8) of the ball-and-socket joint also seats I-
f ,..¾ numa borda (13) que está ligada rigidamente a um flange (14) da união. Por meio do parafuso (15), o eixo oco (11) pode ser montado, de modo tal que o anel interior (8) da união fica apertado entre um bordo (12) e um bordo (13).(13) which is rigidly attached to a flange (14) of the joint. By means of the screw 15, the hollow shaft 11 can be mounted such that the inner ring 8 of the joint is tightened between an edge 12 and an edge 13.
A cabeça do parafuso (15) fica situada no eixo de suporte (não representado) do parafuso misturador (3). De uma maneira conhecida, está coberta com uma tampa. Devido ao facto de a construção completa do suporte do parafuso misturador (3) estar contida no interior do braço oscilante (não representado) do dispositivo misturador, exclui-se o perigo de poluição.The screw head (15) is located on the support shaft (not shown) of the mixer screw (3). In a known manner, it is covered with a cap. Due to the fact that the complete construction of the mixer screw holder (3) is contained within the swing arm (not shown) of the mixing device, the danger of pollution is excluded.
Devido a esta maneira de ligação, a união situada no recipiente misturador é completamente lisa no exterior, sem cabeças de parafusos emergentes.Due to this manner of connection, the joint located in the mixing vessel is completely smooth on the outside, with no pop-up screw heads.
Por meio de esferas, os flanges (10) e (13) são além disso, de uma maneira conhecida, fixados no eixo rotativo (2) ou na placa de montagem (6). Garante-se desse modo uma vedação muito boa, no caso de se proporcionarem cavidades para anéis de vedação (16), de modo tal que pode obter-se uma vedação sanitária ou asséptica da união.By means of balls, the flanges 10 and 13 are furthermore in a known manner secured to the rotating axis 2 or to the mounting plate 6. This ensures a very good seal if cavities for sealing rings 16 are provided such that a sanitary or aseptic sealing of the joint can be achieved.
Os flanges estão, em secção transversal, sempre providos de uma perna do fole (17). As duas pernas (18) e (19) do fole, juntamente com a parte inferior mais grossa (20) têm a forma de um U ou de um V, respectivamente. As partes (20) mais grossas são ligadas por uma costura de soldadura (21). Devido ao facto de as partes (20) serem relativamente grossas, as tensões na costura de soldadura (21) são limitadas, de modo que se evita gran- -9- ,¾ demente o perigo de fadiga. No caso de haver pequenas diferenças de alinhamento entre a linha central do eixo (2), por um lado, e a linha central do parafuso misturador (4), por outro lado, os anéis (22) e (8) da união de esfera e alvéolo rodam um pouco um em relação ao outro. As partes de parede (18) e (19) do fole (17) deformam-se desse modo ligeiramente, em forma de S, conforme o sentido da rotação angular, ó que se torna possível pela espessura relativamente pequena destas partes de parede (18) e (19).The flanges are, in cross section, always provided with one leg of the bellows (17). The two bellows legs 18 and 19 together with the thicker bottom 20 are in the shape of a U or a V respectively. The thicker parts (20) are connected by a welding seam (21). Due to the fact that the parts 20 are relatively thick, the stresses in the welding seam 21 are limited so that the danger of fatigue is greatly avoided. In the case of small differences in alignment between the center line of the axis 2 on the one hand and the center line of the mixing screw 4, on the other hand, the rings 22 and 8 of the ball coupling and alveolus rotate slightly relative to each other. The wall parts 18 and 19 of the bellows 17 thus slightly deformed in an S-shape according to the direction of the angular rotation, which is made possible by the relatively small thickness of these wall parts 18. ) and (19).
Por outro lado, devido ao elevado valor do modulo de elasticidade do material das partes de parede (18) e (19), e devido à simetria de rotação, garante-se que as cargas de torsão são transmitidas quase sem deformações através das partes de parede (18) e (19), das partes mais grossas (20) e da costura de soldadura (21).On the other hand, due to the high value of the modulus of elasticity of the material of the wall parts 18 and 19, and due to the rotation symmetry, it is ensured that the torsion loads are transmitted almost without deformations through the parts of wall 18 and 19, the thicker portions 20 and the welding seam 21.
Como o parafuso misturador roda constantemente, garante--se que a união de esfera e alvéolo (7) é carregada regularmente em planos radiais consecutivos. Isso significa que a união de esfera e alvéolo (7) ê carregada muito regularmente, o que conduz a um desgaste apenas muito limitado. Além disso, a rotação muito pequena dos anéis (8) e (22) da união um em relação ao outro garante uma longa vida útil da união de esfera e alvéolo.As the mixing screw rotates constantly, it is ensured that the ball and socket joint (7) is regularly loaded in consecutive radial planes. This means that the ball and socket joint (7) is charged very regularly, which leads to only very limited wear. In addition, the very small rotation of the rings (8) and (22) of the union relative to each other guarantees a long service life of the ball and socket joint.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB1A | Laying open of patent application |
Effective date: 19931029 |
|
| FC3A | Refusal |
Effective date: 19990120 |