СМЕСИТЕЛЬ С УПЛОТНЕНИЕМ
MIXER WITH SEALER

Настоящее изобретение относится к смесителю с резервуаром для приема смешиваемого материала и крышкой, при этом между резервуаром и крышкой предусмотрено первое уплотнение.
Часто внутри резервуара смесителя расположена мешалка, перемещающая смешиваемый материал в резервуаре. Уплотнения служат для предотвращения или, по меньшей мере, уменьшения утечек смешиваемого материала или пыли смешиваемого материала из резервуара в процессе перемешивания. В частности, в случае наличия фармацевтических или ядовитых компонентов смешиваемого материала нужно обращать внимание на то, чтобы смешиваемый материал ни в коем случае не попадал в окружающую среду.
Именно в тех вариантах применения, где предъявляются высокие требования к возможности гигиенической очистки всех поверхностей, вступающих в контакт со смешиваемым материалом, особое внимание должно быть уделено простоте проведения очистки уплотнения между крышкой и резервуаром смесителя.
Из DE 3520409А1 уже известно закрепляемое на круглой крышке резервуара уплотнительное устройство, состоящее из уплотнительной кромки, которая контактирует с цилиндрическим резервуаром на его краевой поверхности. Если уплотнительное устройство равномерно не прилегает ко всей окружности резервуара смесителя или если из-за старения материала или растяжения вследствие изменения температуры уменьшилось прижимное усилие, частицы смешиваемого материала из резервуара смесителя, преодолевая уплотнение, могут попадать непосредственно в окружающую среду. Имеется резервуар смесителя, который в процессе перемешивания приводится во вращение вокруг оси вращения. При этом крышка резервуара не должна вращаться вместе с резервуаром. В частности, в этом случае к уплотнению предъявляются особенно высокие требования.
Исходя из описанного уровня техники, задачей настоящего изобретения является обеспечение смесителя, в котором описанные недостатки, по меньшей мере, уменьшены.
Согласно изобретению, эта задача решена посредством того, что между резервуаром и крышкой смесителя предусмотрены первое и второе уплотнения, которые расположены так, что между первым и вторым уплотнениями образуется первое воздушное пространство. Применение двух уплотнений, отстоящих друг от друга так, что образуется воздушное пространство, позволяет значительно увеличить герметичность, в частности, вращающегося резервуара.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения резервуар смесителя является цилиндрическим и имеет краевую поверхность, при этом первое уплотнение контактирует с краевой поверхностью, при этом предпочтительно второе уплотнение также контактирует с краевой поверхностью. Краевая поверхность может иметь выпуклую кривизну.
В образующемся между двумя уплотнительными кромками, крышкой и резервуаром смесителя воздушном пространстве в процессе перемешивания могут оседать небольшие порции смешиваемого материала, преодолевшие первое уплотнение. Хотя при двухкомпонентном исполнении уплотнительной системы только очень небольшое количество смешиваемого материала попадает через второе уплотнение в окружающую среду, наличие остатков продукта в воздушном пространстве до окончания процесса перемешивания, в принципе, нежелательно, и до начала следующего процесса перемешивания они должны быть удалены. К тому же, при состоящем из двух частей уплотнении полностью не исключается, что минимальное количество компонентов смешиваемого материала преодолеет оба уплотнения и достигнет окружающей среды.
Поэтому в одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения предусматривается, что первое уплотнение уплотняет первое воздушное пространство от внутреннего пространства резервуара, тогда как второе уплотнение уплотняет первое воздушное пространство с наружной стороны резервуара, и имеется первый канал текучей среды с расположенным в первом воздушном пространстве первым отверстием канала текучей среды, через которое текучая среда может быть подана в первое воздушное пространство или откачана из первого воздушного пространства.
Например, в процессе перемешивания через отверстие канала текучей среды может быть подан продувочный газ. В качестве альтернативы, может производиться откачивание с целью отведения возможно оказавшихся в первом воздушном пространстве компонентов смешиваемого материала. Кроме этого, можно подавать в воздушное пространство через первое отверстие канала текучей среды промывочную жидкость для очистки уплотнения.
Уплотнительное устройство может состоять, например, из двух расположенных соосно друг относительно друга уплотнительных кромок, закрепленных на крышке смесителя, которые контактируют по меньшей мере с одной контактной поверхностью резервуара смесителя. Контактная поверхность может представлять собой краевую поверхность резервуара смесителя. Кроме этого, уплотнительные язычки отстоят друг от друга в радиальном направлении. В качестве альтернативы, соосно расположенные друг относительно друга уплотнительные кромки могут быть также прикреплены к резервуару смесителя и контактировать по меньшей мере с одной контактной поверхностью крышки смесителя. Наконец, также возможно, чтобы уплотнения были закреплены одно - на резервуаре, другое - на крышке смесителя и контактировали, соответственно, с контактными поверхностями ответных деталей.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения первое и второе уплотнения выполнены упругими, при этом первое и второе уплотнения расположены так, что первое уплотнение упруго отклонено внутрь резервуара смесителя, тогда как второе уплотнение упруго отклонено наружу резервуара смесителя. Резервуар обладает вращательной симметрией относительно оси вращения, например, выполнен цилиндрическим с осью цилиндра, что означает, что первое уплотнение упруго отклонено в направлении оси вращения резервуара, тогда как второе уплотнение упруго отклонено в направлении наружу от оси вращения резервуара.
Благодаря такой конструкции гарантируется, что оба уплотнения оказывают давление в направлении воздушного пространства. В частности, когда производится откачивание из первого воздушного пространства через отверстие первого канала текучей среды, этого приводит к тому, что уплотнения еще больше смещаются в направлении воздушного пространства, поэтому герметичность повышается.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения предусматривается, что первое и второе уплотнения выполнены упругими, при этом первое и второе уплотнения расположены так, что как первое уплотнение, так и второе уплотнение отклонены внутрь резервуара смесителя. Поскольку резервуар обладает вращательной симметрией относительно оси вращения, например, выполнен цилиндрическим с осью цилиндра, первое и второе уплотнения могут быть расположены так, что как первое уплотнение, так и второе уплотнение упруго отклонены в направлении оси вращения резервуара.
Для дополнительного улучшения герметичности и, в то же время, уменьшения сопротивления трения на контактной поверхности, на наружном конце уплотнения может быть расположено направленное внутрь, т.е., в направлении первого воздушного пространства, возвышение в форме валика, которое обеспечивает линейный контакт с контактной поверхностью. Уплотнение закреплено либо на крышке смесителя, либо на резервуаре смесителя. Наружный конец уплотнения представляет собой тот конец уплотнения, который обращен от элемента (крышки или резервуара смесителя), к которому он прикреплен.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения предусматривается третье уплотнение, которое в закрытом положении так расположено между крышкой и резервуаром смесителя, что между первым уплотнением и третьим уплотнением, а также, при необходимости, резервуаром и/или крышкой смесителя, образуется второе воздушное пространство.
Третье уплотнение может контактировать с соответствующей контактной поверхностью. В принципе, между третьим уплотнением и соответствующей контактной поверхностью может оставаться небольшое расстояние.
Эта мера также ведет к улучшению герметичности.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения предусматривается, что первое и третье уплотнение, а также крышка и резервуар смесителя, выполнены и расположены так, что третье уплотнение контактирует с резервуаром в положении или немного отстоит от резервуара в положении, которое геодезически лежит глубже, чем положение, в котором первое уплотнение контактирует с резервуаром.
Идея, лежащая в основе этой меры, заключается в том, что смешиваемый материал, который, возможно, преодолел третье уплотнение, должен был бы перемещаться вверх против силы тяжести, чтобы достичь первого уплотнения. Таким образом, соответствующее изобретению расположение первого и третьего уплотнения позволяет уменьшить количество смешиваемого материала, достигающего первого уплотнения.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения предусматривается второй канал текучей среды со вторым отверстием канала текучей среды в первом или втором воздушном пространстве, через который текучая среда может быть подана в первое или второе воздушное пространство или откачала из первого или второго воздушного пространства.
В том случае, когда второе отверстие канала текучей среды, как и первое отверстие канала текучей среды, расположено в первом воздушном пространстве, в первом воздушном пространстве может быть образован поток текучей среды, и, тем самым, откачаны возможно имеющиеся в воздушном пространстве частицы. Таким образом, расположение двух отверстий каналов текучей среды в одном воздушном пространстве препятствует неконтролируемому засасыванию воздуха из пространства смесителя через уплотнение, находящееся ближе к оси резервуара смесителя.
Это может быть осуществлено, например, таким образом, чтобы первое отверстие канала текучей среды находилось ближе к верхней кромке стенки резервуара смесителя, чем второе отверстие канала текучей среды. Например, этого можно достичь посредством того, что первое отверстие канала текучей среды трубочкой проходит до воздушного пространства.
В том случае, когда второе отверстие канала текучей среды расположено во втором воздушном пространстве, может быть сформирован поток газа между первым и вторым воздушным пространством, чтобы откачивать частицы как из первого, так и из второго воздушного пространства. Кроме того, для очистки воздушных пространств и ограничивающих их уплотнений может быть использована промывочная жидкость. В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения поток газа направлен из первого воздушного пространство во второе воздушное пространство.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения предусматривается, по меньшей мере одно устройство подачи текучей среды для подачи текучей среды в воздушное пространство через первый канал текучей среды и откачивания из воздушного пространства через второй канал текучей среды.
Кроме того, предпочтительно, когда предусмотрена опора смесителя, и резервуар смесителя установлен с возможностью вращения вокруг оси вращения относительно опоры смесителя, и смеситель снабжен приводом, при помощи которого резервуар смесителя может вращаться вокруг оси вращения, при этом крышка смесителя закреплена на опоре смесителя, при этом предпочтительно по меньшей мере первое и второе уплотнения и, лучше всего, и третье уплотнение закреплены на крышке смесителя и в закрытом положении контактируют с резервуаром смесителя.
В этом варианте осуществления резервуар смесителя может вращаться вокруг оси вращения, в то время как крышка смесителя не вращается. В частности, когда резервуар смесителя вращается относительно уплотнения, к герметизации предъявляются особенно высокие требования. К тому же, допустимы случаи применения, в которых внутри резервуара смесителя создают разрежение, например, для удаления газа из смешиваемого материала.
Для улучшения герметичности предпочтительно, чтобы уплотнения прилегали к встречно направленным поверхностям резервуара или крышки смесителя, предпочтительно, резервуара, которые наклонены относительно горизонтали.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения крышка смесителя может быть перемещена между открытым положением, в котором открывается впускное отверстие, и закрытым положением, в котором крышка закрывает впускное отверстие.
Другие преимущества, отличительные особенности и возможности применения настоящего изобретения станут очевидны из нижеследующего описания предпочтительных вариантов его осуществления и прилагаемых фигур. На фигурах показано:
Фиг. 1 - вид в сечении смесителя одного из вариантов осуществления изобретения,
Фиг. 2 - первый увеличенный вид в сечении,
Фиг. 3 - второй увеличенный вид в сечении одного из вариантов осуществления фиг. 2 и
Фиг. 4 - третий увеличенный вид в сечении еще одного варианта осуществления фиг. 2.
Фиг. 1 представляет собой вид в сечении смесителя одного из вариантов осуществления изобретения. Смеситель включает резервуар 1, по существу, в форме полого цилиндра. Внутри резервуара 1 имеется полое пространство 2 для приема смешиваемого материала. Резервуар 1 открыт сверху. В положении, показанном на фиг. 1, он закрыт крышкой 12. В крышке 12 расположен вал 13 смесителя с соответствующей мешалкой 14. Резервуар 1 может вращаться вокруг оси вращения, которая не лежит на оси вращения вала 13. Следовательно, крышка 12 не вращается вместе с резервуаром 1. Для того, чтобы все-таки герметизировать внутреннее пространство 2 резервуара 1 относительно окружающей среды в закрытом положении, между крышкой 12 и верхней кромкой резервуара 1 расположен уплотнительный элемент 7, который более подробно описан далее.
На фиг. 2 и 3 показан местный вид в сечении верхнего края резервуара 1 смесителя. Можно видеть, что верхний край резервуара 1 имеет выступающий вверх огибающий валик 3 с двумя боковыми поверхностями, обращенными, с одной стороны, наружу и, с другой стороны, внутрь. На крышке 12 расположен уплотнительный элемент 7, который имеет две образующих V-форму кромки 5, 6, выполняющих роль первого уплотнения 5 и второго уплотнения 6. Первое уплотнение 5 прилегает к обращенной внутрь боковой поверхности выступа 3, тогда как второе уплотнение 6 прилегает к обращенной наружу боковой поверхности выступа 3. При выполнении в виде кромок уплотнения являются упруго подвижными. В показанном положении они уже отклонены друг от друга выступом 3 на верхней кромке резервуара 1, так что уплотнения, т.е. первое уплотнение 5 и второе уплотнение 6 оказывают давление на выступ 3. В показанном варианте осуществления изобретения предусматривается наличие третьего уплотнения 4, которое также может быть закреплено на крышке 12 резервуара.
Третье уплотнение 4 в данном случае выполняет функцию переднего уплотнения и служит для задержания большого количества смешиваемого материала, при высокой динамичности процесса забрасывается в область уплотнения. В частности, это может происходить при большой скорости вращения вала 13 смесителя. Третье уплотнение 4 в показанном варианте осуществления изготовлено из полимерного материала и движется по соответствующей контактной поверхности на конце обращенной внутрь боковой поверхности выступа 3. В качестве альтернативы, уплотнение 4 может иметь на нижнем конце обращенное от оси резервуара смесителя наружу утолщение, которое прилегает к внутренней стороне гладкой стенки резервуара. Расстояние между контактной поверхностью валика 3 и утолщением обычно составляет от 0,1 мм до, самое большее, 3 мм. В идеальном случае утолщение скользит по контактной поверхности. Чтобы уменьшить притирку уплотнений на контактный поверхностях, контактные поверхности предпочтительно защищают особенно твердой и износоустойчивой наружной поверхностью посредством закалки, нанесения покрытия или выбора соответствующего материала. Следует понимать, что положение, в котором третье уплотнение контактирует с резервуаром смесителя (фиг. 3), или положение резервуара смесителя, близлежащее к третьему уплотнению (фиг. 2), геодезически находится глубже положения, в котором первое уплотнение контактирует с резервуаром смесителя.
Уплотнительное устройство 7 с двумя кромками, которые образуют первое уплотнение 5 и второе уплотнение 6, в закрытом положении крышки 12 смесителя прилегает к огибающему валику 3 с наклонными боковыми поверхностями и обеспечивает герметизацию первого воздушного пространства 10 в обоих направлениях, т.е., как в направлении пространства снаружи резервуара, так и в направлении внутреннего пространства резервуара или в направлении второго воздушного пространства 11, которое образовано третьим уплотнением 3, первым уплотнением 5, а также резервуаром 1 и крышкой 12. Для закрепления уплотнений на крышке 12 предусмотрено наличие удерживающего кольца 8, привинченного к крышке 12. Удерживающее кольцо 8 служит для соединения с геометрическим замыканием или силовым замыканием уплотнений и крышки 12. В качестве альтернативы, для непосредственного закрепления уплотнительного устройства на крышке уплотнительное устройство 7 может быть соединено с удерживающим кольцом 8 и, если нужно, уплотнением 4 в один сборочный узел при помощи рамы 18, при этом этот сборочный узел образует легкоразборное соединение с крышкой, например, посредством байонетного соединения, и может быть снят, например, для промывки или замены, как одна конструктивная единица.
Как можно видеть, в частности, на фиг. 3, предусматривается первое отверстие 15 канала текучей среды, по которому текучая среда может быть подана в первое воздушное пространство 10. Например, второе отверстие канала текучей среды тоже может выполнять роль соединения с первым воздушным пространством 10, благодаря чему продувочный газ может быть подан и отведен из воздушного пространства 10 с целью удаления возможно попавших в воздушное пространство 10 компонентов смешиваемого материала. Для повышения герметичности первого и второго уплотнения возможно организовать подачу и отведение текучей среды так, чтобы в первом воздушном пространстве 10 имело место немного пониженное давление, обуславливающее прижатие первого уплотнения 5 и второго уплотнения 6 к валику 3. Надлежащая величина пониженного давления лежит в диапазоне от 0,1 до 100 мбар, особенно предпочтительно, от 2 до 30 мбар. В качестве альтернативы, в области между первым уплотнением 5 и третьим уплотнением 4 может быть размещено дополнительное отверстие канала текучей среды. В этом случае, при необходимости, продувочный воздух может перетекать из первого воздушного пространства 10 во второе воздушное пространство 11.
На фиг. 4 показан вариант осуществления уплотнения фиг. 2. Кольцеобразное уплотнение 7 имеет средний диаметр D и состоит из кромок 5 и 6, которые, соответственно, образуют шейку на расстоянии L к наружному концу уплотнения, так что при контакте кромок уплотнения с валиком 3 кромки предпочтительно отклоняются наружу в области шейки. Кромки 5 и 6 смещаются наружу на величину отклонения s, так что в области В прилегают к валику 3 с определенным усилием. Кромки 5 и 6 уплотнения в данном случае, аналогично уплотнению 4 на фиг. 3, снабжены на наружном конце выступающим в направлении контактной поверхности возвышением для сохранения, по возможности, линейного контакта между уплотнением и контактной поверхностью.
В ненагруженном состоянии уплотнение на наружном конце кромок 5 и 6 характеризуется просветом В - 2s, тогда как в нагруженном состоянии просвет между точками контакта с контактной поверхностью составляет В.
Особенно высокая степень герметичности достигается, когда геометрические параметры уплотнения лежат в следующих предпочтительных диапазонах:
L/D=0,01-0,05
s/L=0,05-0,5
B/D=0,01-0,1
В частности, когда при поворотной крышке смесителя крышку перемещают в закрытое положение, между уплотнениями может быть подана промывочная жидкость для очистки уплотнений.
Подача и отведение текучей среды могут осуществляться периодически и не должны быть непрерывными во время проведения процесса смешивания или очистки.
СПИСОК ПОЗИЦИЙ НА ФИГУРАХ
1 Резервуар смесителя
2 Полое пространство
3 Валик
4 Третье уплотнение
5 Первое уплотнение
6 Второе уплотнение
7 Уплотнительный элемент
8 Удерживающее кольцо
10 Первое воздушное пространство
11 Второе воздушное пространство
14 Мешалка
15, 16, 17 Отверстие канала текучей среды
18 Рама.