УСТРОЙСТВО МЕШАЛКИ
MIXER DEVICE

Изобретение относится к устройству мешалки, в частности расположенному с зазором от стенки.
Уже известны расположенные без зазора от стенок устройства мешалок с решетчатыми и/или листообразными перемешивающими лопастями, которые по меньшей мере локально формируют радиальный поток. Открытая геометрия в верхней области дополнительно вызывает аксиальный поток, который возникает под действием обратного потока среды по направлению к центру мешалки. Кроме того, известно множество преимущественно расположенных без зазора от стенок мешалок спирального и якорного типа, которые пригодны, в частности, для сред с высокой вязкостью.
Также, из публикации JP 5736127 В2 известна расположенная без зазора от стенки мешалка, которая содержит перемешивающие лопасти, закрученные в спирали, и перемешивающие лопасти вблизи от днища.
Задача изобретения заключается, в частности, в том, чтобы изготовить типовое устройство с улучшенными характеристиками перемешивания.
Согласно изобретению вышеуказанная задача решается в первом варианте устройства мешалки, в частности расположенного с зазором от стенки, в частности предназначенном для смешивания сред с низкой вязкостью и средней вязкостью, содержащем: по меньшей мере один вал мешалки, по меньшей мере одну удерживаемую на валу мешалки наружную перемешивающую лопасть, которая по меньшей мере в одном участке выполнена удлиненной, и по меньшей мере одну внутреннюю перемешивающую лопасть, которая вместе с наружной перемешивающей лопастью образует по меньшей мере один перемещающий элемент в виде лопатки, который предусмотрен по меньшей мере для перемещения среды в по меньшей мере одном направлении, параллельном валу мешалки, и, в частности, в по меньшей мере другом направлении, перпендикулярном валу мешалки. Перемещающий элемент в виде лопатки содержит по меньшей мере один проходной зазор, расположенный между наружной перемешивающей лопастью и внутренней перемешивающей лопастью и по меньшей мере частично ограниченный ими таким образом, что проходной зазор содержит две противоположные параллельные границы.
Вышеупомянутый проходной зазор, в частности, предусмотрен для того, чтобы исключать подачу части среды, подлежащей смешиванию, в радиальном направлении и, в частности, для создания турбулентной составляющей потока. За счет этого можно достичь предпочтительных характеристик смешивания. Кроме того, за счет этого можно уменьшить момент прокручивания устройства мешалки.
Во втором варианте устройство мешалки, в частности расположенное с зазором от стенки, в частности предназначенное для смешивания сред с низкой вязкостью и средней вязкостью, содержит: по меньшей мере один вал мешалки, по меньшей мере одну удерживаемую на валу мешалки наружную перемешивающую лопасть, которая по меньшей мере в одном участке выполнена удлиненной и содержит по меньшей мере один граничащий с участком дополнительный участок, в котором наружная перемешивающая лопасть выполнена более широкой, чем в вышеупомянутом участке, и по меньшей мере одну дополнительную наружную перемешивающую лопасть, которая выполнена схожей с наружной перемешивающей лопастью. Наружная перемешивающая лопасть и дополнительная наружная перемешивающая лопасть, при рассмотрении по меньшей мере перпендикулярно к валу мешалки, вместе образуют замкнутый криволинейный наружный контур.
Во втором варианте устройство мешалки содержит по меньшей мере одну дополнительную наружную перемешивающую лопасть, которая выполнена схожей с наружной перемешивающей лопастью. Предпочтительно устройство мешалки содержит две наружные перемешивающие лопасти, которые соединяются в отношении вала мешалки, зеркально симметрично располагаясь друг напротив друга, и посредством соответствующей перекладины с втулкой наружной перемешивающей лопасти. В частности, каждая точка одной наружной перемешивающей лопасти в каждой плоскости перемешивания, которая расположена перпендикулярно к оси мешалки, путем вращения на 180° вокруг оси мешалки перекрывается с соответствующей точкой дополнительной наружной перемешивающей лопасти. В частности, если N представляет собой количество наружных перемешивающих лопастей, угловое расстояние отдельных наружных перемешивающих лопастей друг к другу в плоскости
перемещения составляет 360°/N. Предпочтительно устройство мешалки содержит по меньшей мере одну дополнительную внутреннюю перемешивающую лопасть и/или одну дополнительную перемешивающую лопасть нижней части. Предпочтительно устройство мешалки содержит, соответственно, две внутренние перемешивающие лопасти, которые соединены с втулкой внутренней перемешивающей лопасти, в частности, посредством неразъемного соединения, и две перемешивающие лопасти нижней части, которые соединены с втулкой перемешивающей лопасти нижней части посредством неразъемного соединения. В частности, количество наружных перемешивающих лопастей, внутренних перемешивающих лопастей и/или перемешивающих лопастей нижней части варьируется и, соответственно, составляет больше 2 штук. В результате может быть обеспечена эффективная и отвечающая требованиям конструкция перемешивающего устройства.
Как указано выше, наружная перемешивающая лопасть и дополнительная наружная перемешивающая лопасть, при рассмотрении по меньшей мере перпендикулярно к валу мешалки, в частности вдоль направления, параллельного к перекладине, вместе образуют замкнутый криволинейный наружный контур, в частности эллипс. В частности, при рассмотрении наружная перемешивающая лопасть и дополнительная наружная перемешивающая лопасть перекрываются по меньшей мере частично в нижней и в верхней областях наружного контура, где осуществляется соединение между соответствующей перекладиной и соответствующей наружной перемешивающей лопастью. Предпочтительно наружный контур является зеркально симметричным относительно вала мешалки. Предусмотрено, чтобы наружный контур эллипса имел неправильную, в частности не закрывающуюся геометрическую форму. В результате могут быть достигнуты преимущественные благоприятные в отношении потока характеристики перемешивания.
При осуществлении изобретения могут быть достигнуты преимущественно улучшенные характеристики перемешивания. Особенно предпочтительно можно достичь улучшенного смешивания среды в по меньшей мере одном режиме работы устройства мешалки. Предпочтительно можно достичь уменьшенного времени смешивания. Кроме того, можно предпочтительно уменьшить зависимость времени смешивания от коэффициента вязкости. В частности, может быть обеспечена предпочтительная суспензия, главным образом, долей твердого вещества среды и/или, главным образом, улучшенная эмульсия и/или дисперсия среды. В частности, можно целенаправленно управлять характеристиками суспензии, эмульсии и/или дисперсии. Особенно предпочтительно можно достичь по меньшей мере потока среды в направлении, параллельном и перпендикулярном к валу мешалки. В частности, можно предпочтительно оказывать влияние на часть потока в вертикальном направлении. В частности, можно предоставить гибкое устройство мешалки, которое может применяться в качестве аксиального и/или радиального устройства мешалки. Кроме того, можно предпочтительно достичь улучшенного теплообмена между средой и нагревательными и/или охлаждающими элементами.
Под выражением "устройство мешалки" следует, в частности, понимать нормально функционирующий составной компонент, в частности конструктивный и/или функциональный компонент, мешалки, например, месильной машины и/или системы перемешивания, в частности для сред с низкой вязкостью и средней вязкостью. В частности, устройство мешалки может содержать цельный механизм перемешивания. Предпочтительно устройство мешалки выполнено в виде составного компонента мешалки или в виде мешалки. Особенно предпочтительно устройство мешалки таким образом, чтобы вращаться вокруг оси вращения, в частности при перемешивании и/или смешивании. Предпочтительно устройство мешалки, при просмотре вдоль вала мешалки устройства мешалки, в частности в отношении продольной протяженности вала мешалки, выполнено точечно симметричным. Предпочтительно в собранном состоянии вал мешалки проходит параллельно с вертикальным направлением, предпочтительно в направлении действующей силы тяжести, в частности в нормальном рабочем состоянии механизма перемешивания, при этом вертикальное направление проходит предпочтительно перпендикулярно основе.
Тот факт, что конструктивный элемент выполнен удлиненным, т.е. "в виде руки", в данном случае следует понимать, в частности, в том смысле, что конструктивный элемент имеет продольную протяженность, в частности изогнутую и/или проходящую под углом, которая, в частности, по меньшей мере в 2 раза больше, чем поперечная протяженность, проходящая по меньшей мере по существу перпендикулярно к продольной протяженности.
Под выражением "устройство мешалки, расположенное с зазором от стенки" в данном случае следует понимать, в частности, устройство мешалки, в котором соотношение между самым большим диаметром устройства мешалки и внутренним диаметром емкости, которая предусмотрена для применения с устройством мешалки, больше 1,05.
Под выражением "среда с низкой вязкостью и средней вязкостью" в данном случае следует понимать, в частности, среду, чей динамический коэффициент вязкости ниже контрольного значения в 50 Па при базовой температуре в 20°С.
Под выражением "перемещающий элемент" следует, в частности, понимать механический элемент, который в по меньшей мере одном режиме работы перемещает, переносит и/или смешивает среду, в частности текучую среду и/или твердый материал, в по меньшей мере одном направлении. В частности, перемещающий элемент может образовывать в по меньшей мере одном режиме работы поток, в частности внутри емкости. Под выражением "перемещающий элемент в виде лопатки" в данном случае следует понимать, в частности, перемещающий элемент, который имеет поверхность, которая состоит из нескольких расположенных с наклоном друг относительно друга, в частности отдельных, закрытых подобластей, которые частично определяют объем. Поверхность при этом, в частности, содержит по меньшей мере одно отверстие и/или один прорез.
При этом под выражением "по меньшей мере большей частью" следует, в частности, понимать по меньшей мере 55%, предпочтительно по меньшей мере 65%, предпочтительно по меньшей мере 75%, особенно предпочтительно по меньшей мере 85% и особенно предпочтительно по меньшей мере 95%. В частности, наружная перемешивающая лопасть содержит среднюю ширину, составляющую предпочтительно больше чем 25%, особенно предпочтительно больше чем 40% и меньше чем 50% от самого большого диаметра устройства мешалки при рассмотрении по меньшей мере вдоль вала мешалки, при этом под средней шириной следует понимать, в частности, самую большую среднюю протяженность наружной перемешивающей лопасти, перпендикулярную оси мешалки в по меньшей мере одном рабочем положении, в котором устройство мешалки может выполнять, по меньшей мере, одну функцию в рабочем и собранном состоянии. В частности, дополнительный участок в отношении по меньшей мере одного рабочего положения расположен в нижней области устройства мешалки. Предпочтительно дополнительный участок содержит поперечную ширину, которая превышает поперечную ширину другого участка по меньшей мере в 2 раза.
Также предусмотрено, чтобы внутренняя перемешивающая лопасть вместе с дополнительным участком наружной перемешивающей лопасти образовывал перемещающий элемент в виде лопатки. Внутренняя перемешивающая лопасть и дополнительный участок расположены, в частности, с наклоном друг относительно друга и образуют вместе контактную поверхность перемещающего элемента для подачи энергии в среду. Таким образом, это позволяет оптимизировать потребление энергии и предпочтительное смешивание среды. Кроме того, благодаря этому может быть достигнута простая с конструктивной точки зрения форма перемещающего элемента в виде лопатки.
Также предложено, чтобы внутренняя перемешивающая лопасть располагалась по меньшей мере большей частью, в частности полностью, в плоскости внутренней перемешивающей лопасти, и, в частности, была выполнена пластинообразной. Плоскость внутренней перемешивающей лопасти может быть ориентирована, в частности, по меньшей мере по существу параллельно к оси вращения вала мешалки. Предпочтительно ось вращения расположена в плоскости внутренней перемешивающей лопасти. Под выражением "по меньшей мере по существу" в этом контексте следует, в частности, понимать, что отклонение от заданной величины составляет, в частности, меньше чем 25%, предпочтительно меньше чем 10% и особенно предпочтительно меньше чем 5% от заданной величины. Предпочтительно процентное различие между средней шириной внутренней перемешивающей лопасти и средней высотой внутренней перемешивающей лопасти составляет меньше чем 50%. Предпочтительно внутренняя перемешивающая лопасть выполнена отдельно от наружной перемешивающей лопасти. В частности, внутренняя перемешивающая лопасть и/или наружная перемешивающая лопасть вырезают или пробивают из пластинообразной заготовки, а затем, в частности, обрабатывают, например, путем шлифования и закругления их краев. Таким образом, в процессе изготовления может быть обеспечено снижение средств и/или уменьшение времени. Предпочтительно, устройство мешалки содержит втулку внутренней перемешивающей лопасти, которая предпочтительно соединена как единое целое с внутренней перемешивающей лопастью. Под выражением «единое целое» следует, в частности, понимать по меньшей мере неразъемное соединение, например, полученное путем процесса сварки, процесса склеивания, процесса литья под давлением и/или другого процесса, являющегося рациональным для специалиста, и/или его следует понимать предпочтительно как образованное в виде одной части, как например, посредством изготовления путем литья и/или изготовления в одно- или многокомпонентном процессе формования путем литья под давлением, и преимущественно из одной заготовки. Втулка наружной перемешивающей лопасти может, в частности, выполнена с возможностью фиксации посредством неразъемного соединения, предпочтительно посредством соединения с геометрическим замыканием и/или с силовым замыканием на валу мешалки. В частности, втулка наружной перемешивающей лопасти и/или втулка внутренней перемешивающей лопасти по меньшей мере большей частью и, в частности, полностью выполнены из металла, например, из стали, и/или из высококачественной стали, и/или из любого другого металла, как например, алюминий, и/или титан, и/или сплав. Однако возможно, чтобы втулка наружной перемешивающей лопасти и/или втулка внутренней перемешивающей лопасти были изготовлены по меньшей мере частично из пластмассы. В результате этого можно, предпочтительно, создать надежную и/или, в частности, износостойкую конструкцию.
В частности, нормаль плоскости внутренней перемешивающей лопасти в собранном состоянии ориентирована перпендикулярно к оси вращения устройства мешалки, таким образом внутренняя перемешивающая лопасть предпочтительно образует радиальную составляющую потока. Предпочтительно внутренняя перемешивающая лопасть имеет трапецеидальный контур внутренней перемешивающей лопасти, при этом нижняя сторона внутренней перемешивающей лопасти шире, чем верхняя сторона, при рассмотрении по меньшей мере перпендикулярно к валу мешалки. Предпочтительно нижняя сторона и верхняя сторона ориентированы параллельно друг относительно друга и перпендикулярно относительно вала мешалки. Наружный контур внутренней перемешивающей лопасти содержит, в частности, по меньшей мере прямой и по меньшей мере острый угол внутренней перемешивающей лопасти. Предпочтительно внутренняя перемешивающая лопасть выполнена цельной. Под выражением "цельный" следует понимать, в частности, выполнение в виде одной части. Предпочтительно эту одну часть изготавливают из отдельной заготовки, массы и/или отливки, особенно предпочтительно путем процесса литься под давлением, в частности путем одно- и/или многокомпонентного литься под давлением. Предпочтительно выражение "цельный" следует также понимать как "монолитный". Также возможно, чтобы внутренняя перемешивающая лопасть содержала разъемную конструкцию, при этом внутренняя перемешивающая лопасть разделена на несколько сегментов, которые, соответственно, посредством втулки для сегмента выполнена с возможностью фиксации на валу мешалки, таким образом сегменты при сборке в по меньшей мере одном собранном состоянии образуют внутреннюю перемешивающую лопасть. В результате этого можно, в частности, обеспечить малозатратное изготовление и/или простое техническое обслуживание. Кроме того, в результате этого реализуется простая и гибкая установка. Также можно, в частности, создавать предпочтительную радиальную составляющую потока.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения предложено, чтобы наружная перемешивающая лопасть по меньшей мере большей частью, в частности полностью, располагалась в плоскости наружной перемешивающей лопасти. Предпочтительно наружная перемешивающая лопасть содержит неразъемную конструкцию. В частности, наружная перемешивающая лопасть может также содержать раздельную конструкцию, за счет чего можно снизить затраты на установку. В частности, плоскость наружной перемешивающей лопасти наклонена по отношению к валу мешалки, за счет чего предпочтительно образуется минимальный угол наклона между плоскостью наружной перемешивающей лопасти и прямой, проходящей перпендикулярно от вала мешалки, при этом угол наклона особенно предпочтительно равен по меньшей мере по существу по меньшей мере острому углу внутренней перемешивающей лопасти. В частности, угол наклона составляет больше чем 0° и меньше чем 90°. Предпочтительно угол наклона составляет 50° и 70°. Особенно предпочтительно угол наклона составляет 60°. В частности, плоскость наружной перемешивающей лопасти и плоскость внутренней перемешивающей лопасти образуют прямой угол. В частности, наружная перемешивающая лопасть и внутренняя перемешивающая лопасть при полном вращении вокруг оси мешалки в по меньшей мере одном режиме работы при рассмотрении вдоль вала мешалки, соответственно, описывают наибольшую окружность, при этом окружности являются концентрическими и, в частности, имеют разные по величине радиусы. Предпочтительно устройство мешалки содержит по меньшей мере одну втулку наружной перемешивающей лопасти, при этом втулка наружной перемешивающей лопасти выполнена с возможностью фиксации посредством неразъемного соединения, предпочтительно посредством соединения с геометрическим замыканием и/или с силовым замыканием на валу мешалки. За счет этого можно обеспечить малозатратное и гибкое с технологической точки зрения изготовление и/или простое техническое обслуживание наружной перемешивающей лопасти.
Предпочтительно устройство мешалки, в частности внутренняя перемешивающая лопасть и/или наружная перемешивающая лопасть по меньшей мере большей частью и, в частности, полностью выполнены из металла, например из стали, и/или из высококачественной стали, и/или из любого другого металла, как например, алюминий, и/или титан, и/или сплав. Однако также возможно, чтобы устройство мешалки по меньшей мере частично было изготовлено из пластмассы. Кроме того, возможно, чтобы отдельные компоненты устройства мешалки состояли из разных материалов.
Кроме того, также предложено, чтобы по меньшей мере протяженность проходного зазора могла быть отрегулирована, при этом, в частности, под выражением "протяженность" следует понимать небольшой просвет между наружной перемешивающей лопастью и внутренней перемешивающей лопастью вдоль проходного зазора. Расположение внутренней перемешивающей лопасти на валу мешалки, а также наружной перемешивающей лопасти можно, в частности, по-разному отрегулировать, в результате этого протяженность проходного зазора варьируется. Протяженность проходного зазора, в частности, посредством смещения внутренней перемешивающей лопасти относительно наружной перемешивающей лопасти вдоль вала мешалки и/или закручивания внутренней перемешивающей лопасти относительно наружной перемешивающей лопасти может быть отрегулирована вокруг оси мешалки. Минимальная, в частности очень маленькая, протяженность проходного зазора при положении наружной перемешивающей лопасти и внутренней перемешивающей лопасти, в котором плоскость наружной перемешивающей лопасти и плоскость внутренней перемешивающей лопасти пересекаются под прямым углом, может быть реализована за счет смещения внутренней перемешивающей лопасти относительно наружной перемешивающей лопасти вдоль вала мешалки. За счет смещения внутренней перемешивающей лопасти относительно наружной перемешивающей лопасти вдоль вала мешалки может быть настроена, в частности, минимальная протяженность проходного зазора между минимальной, в частности очень маленькой, протяженностью, и максимальной протяженностью, которая обусловлена соответствующей конструкцией наружной перемешивающей лопасти и внутренней перемешивающей лопасти. Вместе с этим можно изменять, в частности, геометрию перемещающего элемента в виде лопатки и можно приспосабливать ее к различным свойствам и характеристики среды, например плотности, вязкости, агрегатного состояния дисперсной фазы и/или дисперсионной среды. Таким образом, можно достичь предпочтительных характеристик перемешивания, смешивания и/или диспергирования. Особенно предпочтительно, это дает возможность регулирования отношения потока, параллельного к валу мешалки, к потоку, перпендикулярному к валу мешалки.
Кроме того, предложено, чтобы внутренняя перемешивающая лопасть содержала по меньшей мере одну нормаль внутренней перемешивающей лопасти, и наружная перемешивающая лопасть содержала по меньшей мере одну нормаль наружной перемешивающей лопасти, при этом нормаль внутренней перемешивающей лопасти и нормаль наружной перемешивающей лопасти образуют минимальный угол нормали, который больше 0° и не превышает 90°. В частности, нормаль внутренней перемешивающей лопасти соответствует по меньшей мере одному вектору нормали плоскости внутренней перемешивающей лопасти, а нормаль наружной перемешивающей лопасти соответствует по меньшей мере одному другому вектору нормали плоскости наружной перемешивающей лопасти. В частности, угол наклона, заключенный плоскостью наружной перемешивающей лопасти с прямой, проходящей перпендикулярно от оси мешалки, соединен с углом нормали согласно выражению: угол нормали = (90° - угол наклона). Посредством этого можно, в частности, реализовать благоприятную в отношении потока, предпочтительную конструкцию перемещающего элемента.
Для того чтобы можно было предпочтительно реализовать высокую вариабельность в приспособляемости формы перемещающего элемента, предложена возможность регулирования минимального угла нормали.
Регулирование угла нормали можно осуществлять посредством вращения внутренней перемешивающей лопасти и/или наружной перемешивающей лопасти вокруг вала мешалки, на котором расположены внутренняя перемешивающая лопасть и наружная перемешивающая лопасть посредством втулки внутренней перемешивающей лопасти и/или втулки наружной перемешивающей лопасти.
Также предложено, чтобы внутренняя перемешивающая лопасть была выполнена с возможностью фиксации в разных угловых положениях относительно наружной перемешивающей лопасти на валу мешалки. В частности, внутренняя перемешивающая лопасть зафиксирована посредством втулки внутренней перемешивающей лопасти за счет неразрушаемого разъемного соединения, например посредством соединения с помощью винтов, штифтов, болтов и/или с помощью соединения вала с втулкой, или другого известного специалисту соединения с геометрическим замыканием и/или с силовым замыканием на валу мешалки. За счет этого угол нормали регулируется предпочтительно гибко.
Кроме того, предложено, чтобы устройство мешалки содержало по меньшей мере одну перекладину, посредством которой соединяются наружная перемешивающая лопасть и вал мешалки. Предпочтительно перекладина соединяет наружную перемешивающую лопасть с втулкой наружной перемешивающей лопасти, при этом втулка наружной перемешивающей лопасти, а также наружная перемешивающая лопасть могут фиксироваться на валу мешалки. Предпочтительно направление основной протяженности перекладины проходит вдоль прямой, перпендикулярной к валу мешалки. Тем не менее, также возможно прохождение направления основной протяженности перекладины под углом. Под выражением "направление основной протяженности" объекта следует также, в частности, понимать направление, которое параллельно к самому длинному краю самого маленького геометрического кубоида, который буквально полностью закрывает объект. Предпочтительно перекладина содержит круглое поперечное сечение, при этом также возможно другие формы поперечного сечения. Предпочтительно устройство мешалки содержит две перекладины, которые соединяют на валу мешалки наружную перемешивающую лопасть в разных местах, в частности посредством втулки наружной перемешивающей лопасти предпочтительно, с верхней, обращенной к валу мешалки стороны наружной перемешивающей лопасти и с нижней, обращенной к валу мешалки стороны наружной перемешивающей лопасти. В частности, втулка наружной перемешивающей лопасти с перекладиной, а также наружная перемешивающая лопасть с перекладиной цельно соединены друг с другом. Также возможно, чтобы одна из двух разных перекладин соединяла наружную перемешивающую лопасть с валом мешалки. В частности, перекладина по меньшей мере большей частью и, в частности, полностью выполнена из металла, например, из стали, и/или из высококачественной стали, и/или из любого другого металла, как например, алюминий, и/или титан, и/или сплав. Однако также возможно, чтобы перекладина по меньшей мере частично была изготовлена из пластмассы. За счет этого можно предпочтительно создать устойчивое соединение наружной перемешивающей лопасти с валом мешалки.
Особенно полноценного и эффективного смешивания можно достичь, если устройство мешалки содержит по меньшей мере одну перемешивающую лопасть нижней части, которая при рассмотрении вдоль вала мешалки расположена внизу наружной перемешивающей лопасти и/или внутренней перемешивающей лопасти. В частности, устройство мешалки содержит втулку перемешивающей лопасти нижней части, которая соединена с перемешивающей лопастью нижней части предпочтительно посредством неразъемного соединения, предпочтительно посредством сварочного шва. В частности, перемешивающая лопасть нижней части выполнена пластинообразной и расположена по меньшей мере большей частью внутри плоскости перемешивающей лопасти нижней части. Предпочтительно ось мешалки находится внутри плоскости перемешивающей лопасти нижней части. В частности, нормаль перемешивающей лопасти нижней части, которая параллельна вектору нормали перемешивающей лопасти нижней части, и нормаль внутренней перемешивающей лопасти расположены в двух параллельных плоскостях. В частности, перемешивающая лопасть нижней части, при рассмотрении перпендикулярно к оси мешалки, по меньшей мере частично содержит выпуклый контур. Предпочтительно перемешивающая лопасть нижней части и/или втулка перемешивающей лопасти нижней части по меньшей мере большей частью и, в частности, полностью выполнены из металла, например, из стали, и/или из высококачественной стали, и/или из любого другого металла, как например, алюминий, и/или титан, и/или сплав. Предпочтительно наружная перемешивающая лопасть, внутренняя перемешивающая лопасть и перемешивающая лопасть нижней части выполнены отдельно друг от друга. Однако также предусмотрено, чтобы наружная перемешивающая лопасть, внутренняя перемешивающая лопасть и/или перемешивающая лопасть нижней части были выполнены в виде единого целого.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения предложено, чтобы перемешивающая лопасть нижней части была выполнена с возможностью фиксации на валу мешалки в разных угловых положениях относительно наружной перемешивающей лопасти и, в частности, относительно внутренней перемешивающей лопасти. В частности, нормаль перемешивающей лопасти нижней части и нормаль наружной перемешивающей лопасти характеризуются первым минимальным угловым положением, составляющим меньше чем 0° и не больше чем 90°. В частности, угол наклона соединен с первым угловым положением согласно выражению: первое угловое положение = (90° - угол наклона). В частности, перемешивающая лопасть нижней части характеризуется вторым минимальным угловым положением, которое заключает нормали перемешивающей лопасти нижней части и нормали внутренней перемешивающей лопасти, при этом второе минимальное угловое положение составляет от 0° до 180°. За счет этого может быть реализовано, в частности, благоприятное в отношении потока, особенно предпочтительное смешивание среды.
Также предложено, чтобы наружная перемешивающая лопасть и дополнительная наружная перемешивающая лопасть, при рассмотрении по меньшей мере перпендикулярно к валу мешалки, вместе образовывали эллипс с неэллиптическим вырезом. Предпочтительно вырез по меньшей мере частично имеет эллиптический внутренний контур, который ограничен удлиненными (выполненными в виде руки) участками наружной перемешивающей лопасти и дополнительной наружной перемешивающей лопасти. В частности, нижняя область поверхности, окруженная наружным контуром, закрыта в частности на одну третью часть. Таким образом, можно достичь, в частности, оптимизированных характеристик смешивания.
Кроме того, предлагается мешалка с по меньшей мере одним устройством мешалки. В частности, устройство мешалки содержит диаметр, составляющий по меньшей мере 0,2 метра, предпочтительно по меньшей мере 0,5 метра, особенно предпочтительно по меньшей мере 1 метр.
Также предлагается система перемешивания, содержащая по меньшей мере одну емкость и по меньшей мере одну мешалку, расположенную в емкости. В частности, система перемешивания для промышленного применения, в частности для процесса полимеризации, предусматривается предпочтительно в полимеризаторе. В частности, емкость имеет объем, составляющий по меньшей мере 10 литров, предпочтительно по меньшей мере 100 литров, особенно предпочтительно по меньшей мере 500 литров.
Устройство мешалки согласно изобретению не следует в данном случае ограничивать описанными выше применением и вариантом выполнения. В частности, для того, чтобы выполнить описанный в данном документе принцип работы, устройство мешалки согласно изобретению может содержать количество отдельных элементов, составных частей и конструктивных единиц количество, отличное от упомянутого выше количества.
Из представленного ниже описания чертежей вытекают дополнительные преимущества. На чертежах представлен пример варианта осуществления изобретения. Чертежи, описание и формула изобретения содержат в комбинации множество признаков. Специалист может также целесообразным образом рассмотреть признаки по отдельности и объединить их в рациональные дополнительные комбинации.
Показано:
фиг. 1 - вид сбоку в перспективе части мешалки с устройством мешалки,
фиг. 2 - вид сбоку в перспективе, соответственно, наружной перемешивающей лопасти устройства мешалки, соединенной посредством перекладины устройства мешалки с втулкой наружной перемешивающей лопасти устройства мешалки, и дополнительной наружной перемешивающей лопасти устройства мешалки,
фиг. 3 - вид сбоку наружной перемешивающей лопасти и дополнительной наружной перемешивающей лопасти поперечно к соединению перекладины с втулкой устройства мешалки,
фиг. 4 - вид сбоку наружной перемешивающей лопасти и дополнительной наружной перемешивающей лопасти вдоль соединения перекладины с втулкой,
фиг. 5 - вид сбоку в перспективе внутренней перемешивающей лопасти устройства мешалки и дополнительной внутренней перемешивающей лопасти устройства мешалки, зафиксированных возле втулки внутренней перемешивающей лопасти устройства мешалки,
фиг. 6 - вид сбоку в перспективе перемешивающей лопасти нижней части устройства мешалки и дополнительной перемешивающей лопасти нижней части устройства мешалки, зафиксированных возле втулки перемешивающей лопасти нижней части устройства мешалки, и
фиг. 7 - система перемешивания с мешалкой, расположенной в емкости.
В примере варианта осуществления, описанном ниже, различные структурные элементы и/или составные части встречаются несколько раз. Аналогично сконфигурированные составные части и/или структурные элементы, которые имеют те же ссылочные позиции на чертежах, для простоты описаны только один раз в нижеследующем описании чертежей.
На фиг. 1 показан вид сбоку в перспективе части мешалки 46 с по меньшей мере одним устройством 10 мешалки. Устройство 10 мешалки выполнено в виде устройства 10 мешалки, расположенного с зазором от стенки. Устройство 10 мешалки предусмотрено, в частности, для смешивания сред с низкой вязкостью и средней вязкостью. Устройство 10 мешалки содержит вал 12 мешалки. Вал 12 мешалки вращается по меньшей мере в одном режиме работы вокруг оси 60 мешалки устройства 10 мешалки. Вал 12 мешалки передает момент вращения и размещает элементы, расположенные на валу 12 мешалки, с возможностью вращательного движения. На валу 12 мешалки находятся наружная перемешивающая лопасть 14 и дополнительная наружная перемешивающая лопасть 40 устройства 10 мешалки. Дополнительная наружная перемешивающая лопасть 40 выполнена схожей с наружной перемешивающей лопастью 14.
На валу 12 мешалки находятся внутренняя перемешивающая лопасть 16 и дополнительная внутренняя перемешивающая лопасть 48 устройства 10 мешалки. Дополнительная внутренняя перемешивающая лопасть 48 выполнена схожей с внутренней перемешивающей лопастью 16.
На валу 12 мешалки находятся перемешивающая лопасть 38 нижней части и дополнительная перемешивающая лопасть 50 нижней части устройства мешалки. Дополнительная перемешивающая лопасть 50 нижней части выполнена схожей с перемешивающей лопастью 38 нижней части.
Далее, соответственно, описываются наружная перемешивающая лопасть 14, внутренняя перемешивающая лопасть 16 и перемешивающая лопасть 38 нижней части, при этом описание, соответственно, должно применяться также для дополнительной наружной перемешивающей лопасти 40, дополнительной внутренней перемешивающей лопасти 48 и дополнительной перемешивающей лопасти 50 нижней части.
Наружная перемешивающая лопасть 14 имеет удлиненный участок 18, образованный в виде руки. Наружная перемешивающая лопасть 14 содержит дополнительный участок 22. Дополнительный участок 22 граничит с участком 18. Наружная перемешивающая лопасть 14 выполнена в дополнительном участке 22 шире, чем в участке 18.
Устройство 10 мешалки содержит первую втулку 56 наружной перемешивающей лопасти. Устройство 10 мешалки содержит дополнительную втулку 58 наружной перемешивающей лопасти. Устройство 10 мешалки содержит первую перекладину 52. Устройство 10 мешалки содержит вторую перекладину 54. Наружная перемешивающая лопасть 14 соединена в участке 18 посредством первой перекладины 52 устройства 10 мешалки с первой втулкой 56 наружной перемешивающей лопасти (фиг. 2). Наружная перемешивающая лопасть 14 посредством второй перекладины 54 в дополнительном участке 22 соединена с дополнительной втулкой 58 наружной перемешивающей лопасти. Первая втулка наружной перемешивающей лопасти 56 и дополнительная втулка 58 наружной перемешивающей лопасти фиксируются на валу 12 мешалки, соответственно, посредством резьбового соединения. Также возможны другие соединения первой втулки 56 наружной перемешивающей лопасти и второй втулки 58 наружной перемешивающей лопасти, например клеммовое соединение. Первый перекладина 52 и вторая перекладина 54 находятся в противоположных направлениях, при рассмотрении вдоль вала 12 мешалки в начале вала 12 мешалки, таким образом первая перекладина 52 и вторая перекладина 54 образуют угол 180°. Первая перекладина 52 и вторая перекладина 54 ориентированы, соответственно, перпендикулярно к валу 12 мешалки.
Устройство 10 мешалки содержит плоскость 26 наружной перемешивающей лопасти. Наружная перемешивающая лопасть 14 расположена полностью в плоскости 26 наружной перемешивающей лопасти (фиг. 2). Удлиненный (выполненный в виде руки) участок 18 имеет постоянную, расположенную в плоскости 26 наружной перемешивающей лопасти, малую толщину 104 участка. Толщина 104 участка составляет предпочтительно от 5% диаметра 102 устройства 10 мешалки и меньше чем 50% диаметра 102, особенно предпочтительно около 15% диаметра 102. При рассмотрении перпендикулярно к валу 12 мешалки и к направлению основной протяженности перекладины 52 наружная перемешивающая лопасть 14 и дополнительная наружная перемешивающая лопасть 40 образуют Х-образный контур. Под выражением "направление основной протяженности" объекта следует, в частности, понимать направление, которое проходит параллельно к самому длинному краю самого маленького геометрического кубоида, который просто полностью закрывает объект.
Внутренняя перемешивающая лопасть 16 содержит по меньшей мере одну нормаль 32 внутренней перемешивающей лопасти (фиг. 1). Наружная перемешивающая лопасть 14 содержит по меньшей мере одну нормаль 34 наружной перемешивающей лопасти. Нормаль 32 внутренней перемешивающей лопасти и нормаль 34 наружной перемешивающей лопасти образуют минимальный угол 36 нормали, составляющий 90°. Угол 36 нормали может быть больше 0° и не превышать 90°.
Угол 36 нормали может быть отрегулирован. Настраивание угла 36 нормали можно, например, осуществлять посредством закручивания внутренней перемешивающей лопасти 16 вокруг оси 60 мешалки. Угол 36 нормали зависит от наклона наружной перемешивающей лопасти 14 относительно плоскости, перпендикулярной оси 60 мешалки.
Наружная перемешивающая лопасть 14 имеет длину 108 наружной перемешивающей лопасти (фиг. 3). Наружная перемешивающая лопасть 14 содержит угол 62 наклона относительно плоскости, ориентированной перпендикулярно к валу 12 мешалки. Угол наклона 62 составляет предпочтительно 60°. Угол 36 нормали можно определить по выражению угол 36 нормали = (90°-угол 62 наклона). Устройство 10 мешалки содержит диаметр 102 (фиг.3). Диаметр 102 соединен с углом 62 наклона благодаря соотношению со8(угла 62 наклона) = диаметр 102/длина 108 наружной перемешивающей лопасти.
На фиг. 5 показана внутренняя перемешивающая лопасть 16. Устройство 10 мешалки содержит плоскость 24 внутренней перемешивающей лопасти. Внутренняя перемешивающая лопасть 16 расположена полностью в плоскости 24 внутренней перемешивающей лопасти. Внутренняя перемешивающая лопасть 16 выполнена пластинообразной. Устройство 10 мешалки содержит втулку 66 внутренней перемешивающей лопасти. Внутренняя перемешивающая лопасть 16 и дополнительная внутренняя перемешивающая лопасть 48 расположены возле втулки 66 внутренней перемешивающей лопасти. Внутренняя перемешивающая лопасть 16 и дополнительная внутренняя перемешивающая лопасть 48 расположены, соответственно, посредством сварного соединения возле втулки 66 внутренней перемешивающей лопасти. Втулка 66 внутренней перемешивающей лопасти зафиксирована на валу 12 мешалки посредством резьбового соединения. Также возможно другие соединения втулки 56 внутренней перемешивающей лопасти, например, клеммовое соединение. Угловое расстояние между внутренней перемешивающей лопастью 16 и дополнительной внутренней перемешивающей лопастью 48 составляет 180°. В случае нескольких внутренних перемешивающих лопастей, отдельные внутренние перемешивающие лопасти расположены на равноудаленном угловом расстоянии. Угловое расстояние можно определить согласно выражению 360°/количество внутренних перемешивающих лопастей.
При рассмотрении вдоль нормалей 32 внутренних перемешивающих лопастей внутренняя перемешивающая лопасть 16 имеет трапецеидальный контур 68. Трапецеидальный контур 68 имеет расположенные перпендикулярно друг к другу стороны 96, 98, при этом одна из сторон 96 проходит параллельно к валу 12 мешалки, а другая сторона 98 проходит перпендикулярно к валу 12 мешалки. Трапецеидальный контур 68 имеет дополнительную сторону 70, которая проходит параллельно к плоскости 26 наружной перемешивающей лопасти.
Внутренняя перемешивающая лопасть 16 образует вместе с дополнительным участком 22 наружной перемешивающей лопасти 14 перемещающий элемент 20 в виде лопатки устройства 10 мешалки. Перемещающий элемент 20 предусмотрен для перемещения среды в направлении, параллельном к валу 12 мешалки, и в другом направлении, перпендикулярном к валу 12 мешалки. В результате может возникать радиальный поток среды, при этом радиальный поток в частности ориентирован перпендикулярно к валу 12 мешалки, и аксиальный поток среды, при этом аксиальный поток ориентирован, в частности, параллельно к валу 12 мешалки.
Перемещающий элемент 20 в виде лопатки содержит проходной зазор 28 (фиг. 1). Проходной зазор 28 ограничивается дополнительной стороной 70 трапецеидального контура 68 внутренней перемешивающей лопасти 16 и плоскостью 26 наружной перемешивающей лопасти.
Протяженность 30 проходного зазора 28 может быть отрегулирована. Например, внутренняя перемешивающая лопасть 16 может быть выполнена с возможностью перемещения вдоль вала 12 мешалки. Кроме того, внутренняя перемешивающая лопасть 16 выполнена с возможностью вращения вокруг вала 12 мешалки. Внутренняя перемешивающая лопасть 16 выполнена с возможностью фиксации в разных угловых положениях относительно наружной перемешивающей лопасти 14 на валу 12 мешалки.
Проходной зазор 28 может быть либо полностью закрыт, либо максимально открыт. Проходной зазор 28 является максимальным по величине при регулировке внутренней перемешивающей лопасти 16 перпендикулярно к направлению основной протяженности перекладины 52.
Перемешивающая лопасть 38 нижней части при рассмотрении вдоль вала 12 мешалки расположена внизу наружной перемешивающей лопасти 14 и/или внутренней перемешивающей лопасти 16 (фиг. 1).
Устройство 10 мешалки содержит плоскость 64 перемешивающей лопасти нижней части. Перемешивающая лопасть 38 нижней части расположена полностью в плоскости 64 перемешивающей лопасти нижней части (фиг. 6). Перемешивающая лопасть 38 нижней части выполнена пластинообразной. В направлении рассмотрения, параллельном к нормали 74 перемешивающей лопасти нижней части перемешивающей лопасти 38 нижней части, перемешивающая лопасть 38 нижней части содержит наибольшую относительно вала 12 мешалки протяженность 106, составляющую от 5% диаметра 102 до меньше чем 50% диаметра 102, особенно предпочтительно 15% диаметра 102. Устройство 10 мешалки содержит втулку 72 перемешивающей лопасти нижней части. Перемешивающая лопасть 38 нижней части и дополнительная перемешивающая лопасть 50 нижней части расположены возле втулки 72 перемешивающей лопасти нижней части. Перемешивающая лопасть 38 нижней части и дополнительная перемешивающая лопасть 50 нижней части расположены, соответственно, посредством сварного соединения возле втулки 72 перемешивающей лопасти нижней части. Втулка 72 перемешивающей лопасти нижней части зафиксирована на валу 12 мешалки посредством резьбового соединения. Также возможны другие соединения втулки 72 перемешивающей лопасти нижней части, например, клеммовое соединение. Угловое расстояние между перемешивающей лопастью 38 нижней части и дополнительной перемешивающей лопастью 50 нижней части составляет 180°. В случае нескольких внутренних перемешивающих лопастей нижней части отдельные внутренние перемешивающие лопасти нижней части расположены на равноудаленном угловом расстоянии. Угловое расстояние можно определить согласно выражению 360°/количество перемешивающих лопастей нижней части.
При рассмотрении вдоль нормалей 74 перемешивающих лопастей нижней части перемешивающая лопасть 38 нижней части имеет контур 76, который содержит выпуклую сторону 78. Мешалка 46 может быть расположена в емкости 80. Выпуклая сторона 78 приспособлена к нижней части 82 емкости 80.
Перемешивающая лопасть 38 нижней части выполнена с возможностью фиксации в разных угловых положениях относительно наружной перемешивающей лопасти 14 на валу 12 мешалки. Перемешивающая лопасть 38 нижней части выполнена с возможностью фиксации в разных угловых положениях относительно внутренней перемешивающей лопасти 16. Величину углов можно регулировать посредством вращения втулки перемешивающей лопасти нижней части 72 вокруг вала 12 мешалки.
Перемещающий элемент 20 и все дополнительные перемещающие элементы, которые выполнены посредством дополнительных участков и дополнительных внутренних перемешивающих лопастей, показываются всегда в одном направлении вращения при вращении устройства 10 мешалки вокруг оси мешалки 60 в по меньшей мере одном режиме работы.
На фиг. 4 показана наружная перемешивающая лопасть 14 и дополнительная наружная перемешивающая лопасть 40 при рассмотрении перпендикулярно к валу 12 мешалки. Наружная перемешивающая лопасть 14 и дополнительная наружная перемешивающая лопасть 40 образуют вместе замкнутый криволинейный наружный контур 42. Криволинейный наружный контур 42 выполнен в виде эллипса 84. В верхней и нижней областях 86, 88 вершин эллипса 84, при рассмотрении перпендикулярно к валу 12 мешалки, перекрываются наружная перемешивающая лопасть 14 и дополнительная наружная перемешивающая лопасть 40. В областях, в которых при рассмотрении перпендикулярно к валу 12 мешалки наружная перемешивающая лопасть 14 и дополнительная наружная перемешивающая лопасть 40 перекрываются, находятся места соединения перекладин 52, 54 с наружной перемешивающей лопастью 14 и дополнительной наружной перемешивающей лопастью 40. Нижняя третья часть поверхности 90, окруженная эллипсом 84, закрыта.
Наружная перемешивающая лопасть 14 и дополнительная наружная перемешивающая лопасть 14, при рассмотрении перпендикулярно к валу 12 мешалки, вместе образуют эллипс 84 с неэллиптическим вырезом 44. Вырез 44 в верхней и боковых областях ограничен посредством соответствующих выполненных в виде руки участков 18, 92 наружной перемешивающей лопасти 14 и дополнительной наружной перемешивающей лопасти 40. Вырез 44 в нижней области выреза 44 ограничен посредством соответствующих дополнительных участков 22, 94 наружной перемешивающей лопасти 14 и дополнительной наружной перемешивающей лопасти 40.
На фиг. 7 показана система 100 перемешивания, содержащая мешалку 46, расположенную в емкости 80. Емкость 80 предусмотрена для вмещения среды, подлежащей обработке с помощью мешалки 46. Емкость 80 имеет диаметр 110 емкости. Диаметр 110 емкости, в частности, по меньшей мере в 1,05 раза больше, чем диаметр 102 устройства 10 мешалки. Мешалка 46 содержит по меньшей мере один привод 112. Привод 112 соединен, в частности, с валом 12 мешалки. Привод 112 предусмотрен для того, чтобы в по меньшей мере одном режиме работы передавать момент вращения мешалке 46. Мешалка 46 создает в по меньшей мере одном режиме работы первый поток, который ориентирован перпендикулярно к валу 12 мешалки, и второй поток, который ориентирован по меньшей мере по существу параллельно к валу 12 мешалки. Первый поток обусловлен по существу внутренней перемешивающей лопастью 16. Второй поток обусловлен по существу наружной перемешивающей лопастью 14. Часть первого потока в общем потоке определяется протяженностью 30 проходного зазора 28.
Ссылочные обозначения
Устройство мешалки
12 Вал мешалки
14 Наружная перемешивающая лопасть
16 Внутренняя перемешивающая лопасть
18 Участок
20 Перемещающий элемент
22 Участок
24 Плоскость внутренней перемешивающей лопасти
26 Плоскость наружной перемешивающей лопасти
28 Проходной зазор
30 Протяженность
32 Нормаль внутренней перемешивающей лопасти
34 Нормаль наружной перемешивающей лопасти
36 Угол нормали
38 Перемешивающая лопасть нижней части
40 Наружная перемешивающая лопасть
42 Наружный контур
44 Вырез
46 Мешалка
48 Внутренняя перемешивающая лопасть
50 Перемешивающая лопасть нижней части
52 Перекладина
54 Перекладина
56 Втулка наружной перемешивающей лопасти
58 Втулка наружной перемешивающей лопасти
60 Ось мешалки
62 Угол наклона
64 Плоскость перемешивающей лопасти нижней части
66 Втулка внутренней перемешивающей лопасти
68 Контур
70 Сторона
72 Втулка перемешивающей лопасти нижней части
74 Нормаль перемешивающей лопасти нижней части
76 Контур
78 Выпуклая сторона
80 Емкость
82 Нижняя часть
84 Эллипс
86 Область вершины
88 Область вершины
90 Поверхность
92 Участок
94 Участок
96 Сторона
98 Сторона
100 Система перемешивания
102 Диаметр
104 Толщина участка
106 Протяженность
108 Длина наружной перемешивающей лопасти
110 Диаметр емкости
112 Привод.