Динамический смеситель и его применение - RU2578307C2
Код документа: RU2578307C2
Чертежи
Описание
Изобретение относится к динамическому смесителю. Такой динамический смеситель предпочтительно используется для смешивания нескольких компонентов, которые содержаться в многокомпонентном патроне.
Из WO 2007/041878 Al известен динамический смеситель для смешивания компонентов с различными объемными долями, в частности, для изготовления слепочных масс для слепков зубов. Во внутреннем пространстве корпуса смесителя расположена предварительная камера, внутри которой смесительный ротор имеет распределительное тело для распределения компонентов вокруг его оси вращения, с целью достижения за счет этого правильного соотношения смешивания между компонентами и предотвращения включений воздуха. Затем предварительно смешанные компоненты попадают для их окончательного смешивания по меньшей мере через одно проходное отверстие в основную камеру.
В частности, при больших соотношениях смешивания вязких, соответственно, пастообразных компонентов, особенно трудно удерживать постоянным правильное соотношение смешивания и обеспечивать хорошее смешивание. Смешивание происходит обычно за счет срезающих усилий, при этом компоненты продавливаются через смеситель. Смеситель имеет корпус и роторный элемент, который расположен с возможностью вращения в корпусе, при этом корпус имеет соответствующие входные отверстия по меньшей мере для двух компонентов и по меньшей мере одно выходное отверстие. Между роторным элементом и корпусом предусмотрено кольцеобразное промежуточное пространство, в котором расположен установленный на роторном элементе смесительный элемент.
Роторный элемент состоит из стержневого элемента и смесительного элемента. Этот смесительный элемент выполнен в виде крыльчатого элемента, который выступает из стержневого элемента в промежуточное пространство. Предпочтительно, имеется несколько таких крыльчатых элементов. Дополнительно из внутренней стенки корпуса в промежуточное пространство могут также выступать статичные смесительные элементы, что, однако, трудно реализуемо с точки зрения технологии изготовления. Компоненты с помощью одного или нескольких крыльчатых элементов, а также возможно предусмотренных неподвижных смесительных элементов многократно перемещаются как при разминании.
Кроме того, из W0 2007/041878 известно разделение промежуточного пространства на предварительную камеру и основную камеру. Предварительная камера служит для замедления транспортировки компонента А по сравнению с компонентом В, так что компонент А достигает основной камеры позже, чем компонент В. За счет этого обеспечивается, что первая доля смеси соответствует желаемому соотношению смешивания. Применяется соединенное с роторным элементом распределительное тело, с целью обеспечения заполнения без включений воздуха предварительной камеры компонентом А, а также его распределения. Поскольку распределительное тело движется вместе с роторным элементом, то жидкостное сопротивление и в соответствии с этим потеря давления остается небольшой. Кроме того, обеспечивается, что сохраняется возможно меньшее расстояние между входным отверстием и предварительной камерой, так что жидкостное сопротивление может оставаться небольшим. Недостатком является то, что оба компонента попадают в основную камеру, по существу, без смешивания.
Целью является создание возможно большей поверхности разделения фаз между компонентами посредством образования за счет разделения и перемещения протекающих компонентов множества и максимально тонких слоев, с целью обеспечения смесительного действия. Для этого до настоящего времени после предварительной камеры, в которой компоненты впервые сводятся вместе, компоненты направлялись в основную камеру. В основной камере потоки текучих масс с помощью установленных на роторном элементе смесительных элементов разделяются вследствие движения роторного элемента поперек основного направления потока, и часть наполнительной массы многократно вытесняется против основного направления потока. Следовательно, наполнительная масса заходит за смесительный элемент, и тем самым достигается перемещение и образование слоев компонентов в наполнительной массе. Более трудные задачи смешивания приводят к более длинным смесителям, большему расходу сил и тем самым к повышенному расходу энергии для привода смесителя и большему сопротивлению для продавливания компонентов через смеситель.
Поэтому до настоящего времени приходилось мириться со следующими отрицательными последствиями: более длинным смесителем, повышенным расходом энергии, а также повышенной потерей давления. В соответствии с этим, необходимо предусматривать более объемные и более тяжелые приводные агрегаты и батареи для выпускного устройства, что ограничивает возможность применения смеси, повышает расход энергии, и в случае работы от батарей сокращает время использования смесителя.
Поскольку при прерывании выпуска компоненты реагируют друг с другом в смесителе, то смеситель после использования необходимо заменять и выбрасывать вместе с содержащимися в нем компонентами.
Поэтому задачей изобретения является создание для трудных задач смешивания смесителя, который имеет короткую конструктивную длину и максимально малый расход энергии для ротора, а также небольшую потерю давления в смесителе по сравнению с уровнем техники. Смесители изготавливаются в больших количествах. С помощью небольших смесителей можно экономить материал для смесителя, для компонентов, а также стоимость утилизации использованных смесителей.
Задача решена, согласно изобретению, с помощью динамического смесителя для нескольких текучих компонентов, который содержит корпус и роторный элемент, который расположен с возможностью вращения в корпусе. Корпус имеет входное отверстие по меньшей мере для каждого компонента и по меньшей мере одно выходное отверстие, при этом между роторным элементом и корпусом предусмотрено кольцеобразное промежуточное пространство, в котором расположен соединенный с роторным элементом смесительный элемент. Корпус содержит первую предварительную камеру, вторую предварительную камеру и основную камеру, при этом вторая предварительная камера расположена по потоку после первой предварительной камеры, так что предусмотрено прохождение компонентов через первую предварительную камеру перед вхождением компонентов во вторую предварительную камеру.
В частности, во второй предварительной камере компоненты направляются радиально от корпуса в направлении роторного элемента и предварительно смешиваются с помощью расположенных со стороны корпуса или на роторном элементе смесительных элементов, прежде чем они после отклонения в осевом направлении направляются в основную камеру. Предпочтительно, во второй предварительной камере предусмотрен смесительный элемент. В первой предварительной камере может быть предусмотрен смесительный элемент.
Согласно одному примеру выполнения, смесительный элемент может быть выполнен в виде штифтового элемента. Согласно другому примеру выполнения, смесительный элемент может быть выполнен в виде захватного элемента или плечевого элемента. В частности, захватный элемент или плечевой элемент могут иметь кривизну, при этом кривизна передней стороны может быть, в частности, выпуклой и/или кривизна задней стороны может быть вогнутой.
Согласно одному примеру выполнения, смесительный элемент в основной камере имеет по меньшей мере один крыльчатый элемент, который может быть выполнен в качестве направляющего элемента для транспортировки компонентов от входного отверстия к выходному отверстию. В частности, по меньшей мере один крыльчатый элемент может перекрывать не больше 50% проходящей через промежуточное пространство плоскости, которая содержит крыльчатый элемент и ориентирована перпендикулярно оси ротора.
Первый крыльчатый элемент и второй крыльчатый элемент по потоку после первого крыльчатого элемента расположены в основной камере, при этом кратчайшее расстояние между первым крыльчатым элементом и вторым крыльчатым элементом составляет по меньшей мере одну треть расстояния между роторным элементом и заданным второй частью корпуса ограничением основной камеры.
Согласно одному примеру выполнения, между второй предварительной камерой и основной камерой и корпусом предусмотрено выходное отверстие для прохождения компонентов. Согласно другому примеру выполнения, между второй предварительной камерой и первой предварительной камерой расположена вращательная поверхность.
В частности, роторный элемент, согласно каждому из предыдущих примеров выполнения, может быть установлен в первой части корпуса. По меньшей мере у одного из входных отверстий первой части корпуса может быть предусмотрено приспособление для прокалывания содержащего компоненты сосуда.
Соотношение смешивания первого и второго компонентов может составлять 1:1, но также от 1:10 до 1:50 или даже выше.
Применение динамического смесителя осуществляется предпочтительно для вязких или вязкотекучих двухкомпонентных систем, таких как, например для уплотнения, клеевых соединений, слепочные массы, в автономных ручных приборах или в стационарных приборах.
Когда в первой стадии предварительного смешивания компоненты равномерно распределены в пространстве, даже когда не смешаны, то можно достигать хорошего смешивания посредством тонкого перемешивания с намного меньшим расходом энергии по сравнению с известными решениями. Было установлено, что для требуемого смесительного действия можно уменьшать время пребывания компонентов в динамическом смесителе, и тем самым динамический смеситель может быть выполнен в целом более компактным и с меньшим содержимым.
Ниже приводится более подробное пояснение изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг. 1а - разрез вдоль оси вращения динамического смесителя, согласно первому примеру выполнения изобретения;
фиг. lb - разрез динамического смесителя, согласно фиг. 1, через первую предварительную камеру;
фиг. 1с - разрез динамического смесителя, согласно фиг. 1, через вторую предварительную камеру;
фиг. 2а - разрез динамического смесителя, согласно второму примеру выполнения изобретения;
фиг. 2b - разрез динамического смесителя, согласно фиг. 2а, через первую предварительную камеру;
фиг. 2с - разрез динамического смесителя, согласно фиг. 2а, через вторую предварительную камеру;
фиг. 2d - разрез динамического смесителя, согласно фиг. 2а, через основную камеру;
фиг. 3 - роторный элемент для динамического смесителя.
На фиг. 1а показан динамический смеситель для нескольких текучих компонентов. Динамический смеситель 1 имеет корпус 2 и роторный элемент 3, который расположен в корпусе 2 с возможностью вращения вокруг оси 8 ротора. В данном варианте выполнения корпус 2 выполнен из двух частей, он содержит первую часть 4 корпуса, в которой находится вход для компонентов, и вторую часть 5 корпуса, которая служит для создания смеси из нескольких текучих компонентов. Первая часть 4 корпуса соединена со второй частью корпуса с помощью фиксирующего соединения, защелкивающегося соединения или сварного соединения после размещения роторного элемента 3 во второй части 5 корпуса. Первая часть 4 корпуса имеет входное отверстие 12, 13 по меньшей мере для каждого из компонентов. Входные отверстия 12, 13 могут иметь различные диаметры, которые зависят от желаемого соотношения смешивания компонентов. Входные отверстия входят в соответствующие входные каналы 10, 11, которые расположены в первой части 4 корпуса. Входные каналы 10, 11 входят в первую предварительную камеру 21, которая снабжена не изображенными на фиг. 1 отверстиями, которые входят во внутреннее пространство 15 второй части 5 корпуса.
Вторая часть 5 корпуса имеет по меньшей мере одно выходное отверстие 20. Через второе выходное отверстие 20 смесь компонентов выходит из динамического смесителя. Выходное отверстие 20 может быть специально выполнено в соответствии с предусмотренным применением. В данном случае предусмотрен V-образный вырез. С помощью этого V-образного выреза при выпуске наполнительной массы получается форма треугольного валика. Внутреннее пространство 15 второй части 5 корпуса служит для размещения роторного элемента 3. Внутреннее пространство 15 ограничено внутренней стенкой 6 второй части 5 корпуса. Внутреннее пространство 15 по меньшей мере в местах, в которых находится роторный элемент 3, выполнено в виде кольцеобразно промежуточного пространства.
Внутреннее пространство 15 имеет вторую предварительную камеру 17 и основную камеру 22. Компоненты направляются из второй предварительной камеры 17 к основной камере 22. Во второй предварительной камере 17 может уже осуществляться предварительное смешивание. Для этого во второй предварительной камере расположено несколько смесительных элементов 18. Эти смесительные элементы выполнены, например, как показано в данном случае, в виде штифтовых элементов, которые выступают во вторую предварительную камеру 17. Штифтовые элементы могут быть расположены на вращательной поверхности 19 роторного элемента 3, или же выступать из внутренней стенки корпуса, которая ограничивает предварительную камеру, в предварительную камеру 17. С помощью вращательной поверхности 19 и штифтовых элементов 18 на компоненты воздействуют силы срезания.
В качестве альтернативного решения, над вращательной поверхностью 19 может быть расположен неподвижный дисковый элемент, который может также иметь штифтовые элементы. В дисковом элементе может быть расположено по меньшей мере одно выходное отверстие для прохождения компонентов во вторую предварительную камеру. Дисковый элемент может быть зажат между первой и второй частью корпуса.
Между роторным элементом 3 и внутренней стенкой 6 корпуса предусмотрено кольцеобразное промежуточное пространство, в котором расположен соединенный с роторным элементом 3 смесительный элемент 7.
Смесительный элемент 7 содержит в основной камере 22 несколько крыльчатых элементов 23. Крыльчатые элементы 23 выступают в виде выступов во внутреннее пространство 15, которое образует основную камеру 22. В этой основной камере 22 происходит смешивание компонентов тем, что компоненты захватываются крыльчатыми элементами и перемещаются. По меньшей мере часть крыльчатых элементов может быть выполнена в виде направляющего элемента для транспортировки компонентов через внутреннее пространство 15 в направлении выходного отверстия 20.
Роторный элемент по меньшей мере частично выполнен в виде полого тела. Центральное полое пространство роторного элемента служит для размещения приводного вала. Предпочтительно, полое пространство имеет по меньшей мере треугольную форму, так что обеспечивается возможность соединения без проворачивания приводного вала с роторным элементом, так что с помощью приводного вала можно приводить в действие роторный элемент.
В соответствии с этим, динамический смеситель содержит по меньшей мере две предварительные камеры. Первая предварительная камера 21 служит для введения компонентов, при этом в первой предварительной камере может достигаться грубое предварительное смешивание. Вторая предварительная камера 17 служит для достижения смешивания в небольшом пространстве. Первая предварительная камера 21 выполнена так, что можно вводить в первую предварительную камеру два или более компонентов, что компоненты с небольшим объемным потоком вводятся в объемный поток компонентов с большим объемным потоком. Первая предварительная камера 21 отделена от второй предварительной камеры 17 с помощью вращательной поверхности 19, в частности, закрывающей пластины, которая может быть установлена на роторном элементе 3. В первой предварительной камере 21 с помощью установленного на роторном элементе 3 и возможно на корпусе или отдельном статоре крыльчатого элемента, один компонент направляется из входного канала 11 к выходному отверстию входного канала 10 другого компонента, за счет чего достигается по меньшей мере первое распределение компонентов и/или во всяком случае первое смешивание компонентов в наполнительную массу. Предварительно смешанные компоненты попадают из первой предварительной камеры 21 через наружный кольцевой зазор, который образован с помощью корпуса смесителя и закрывающей пластины, во вторую предварительную камеру 17. Во второй предварительной камере 17 предварительно смешанные компоненты перемещаются радиально к оси 8 вращения и с помощью небольших препятствий, таких как, например, штифтовые элементы, дополнительно смешиваются в небольших пространствах. Наполнительная масса из второй предварительной камеры 17 направляется в основную камеру 22. После осевого отклонения в зоне перехода между второй предварительной камерой 17 и основной камерой 22 наполнительная масса попадает к лежащему центрально выходному отверстию 20. В основной камере 22 происходит полное смешивание с применением других крыльчатых элементов или статичных смесительных элементов.
На фиг. lb показана первая предварительная камера 21 в разрезе динамического смесителя в зоне первой части 4 корпуса. Линия разреза обозначена как Α-A на фиг. 1а. Плоскость разреза проходит перпендикулярно оси ротора и проходит через первую предварительную камеру. Оба входных канала 10, 11 входят в первую предварительную камеру 21. В первой предварительной камере находится плечевой элемент 60, который соединен с роторным элементом 3. Естественно, может быть предусмотрено несколько таких плечевых элементов 60, на фиг. lb показаны четыре однотипных плечевых элемента.
Плечевой элемент 60 проходит через первую предварительную камеру 21 от роторного элемента 3 до внутренней стенки 65 первой части 4 корпуса, которая ограничивает первую предварительную камеру. Плечевой элемент 60 имеет переднюю сторону 61, с помощью которой наполнительная масса продвигается через первую предварительную камеру 21, и лежащую противоположно заднюю сторону 62. Задняя сторона 62 имеет вогнутую кривизну, передняя сторона 61 имеет выпуклую кривизну. Предпочтительно, радиусы кривизны передней стороны и задней стороны, по существу, одинаковы. Плечевой элемент 60 проходит от дна 66 до крышки 67 предварительной камеры 21. Крышка 67 видна лишь на фиг. 1а на вращательной поверхности 19. В плечевом элементе 60 может быть предусмотрена выемка 63, когда часть наполнительной массы должна проходить с передней стороны 61 на заднюю сторону 62.
Кроме того, плечевой элемент 60 имеет направляющую выемку 64. С помощью направляющей выемки 64 плечевой элемент скользит по выступу 69 первой части корпуса. Роторный элемент удерживается в динамическом смесителе также с помощью выступа.
На фиг. 1с показан разрез второй предварительной камеры 17. Этот разрез динамического смесителя проходит в зоне соединения между первой частью 4 корпуса и второй частью 5 корпус.
Положение разреза обозначено позицией В-В на фиг. 1а. Плоскость разреза проходит перпендикулярно оси 8 ротора. Вращательная поверхность 19 образует дно второй предварительной камеры 17. Наполнительная масса входит через кольцевой зазор 70 во вторую предварительную камеру и выходит из второй предварительной камеры через кольцеобразное выходное отверстие 71, которое показано лишь на фиг. 1а. Во второй предварительной камере находится несколько штифтовых элементов 18. Штифтовые элементы 18 выступают из крышки 72 во вторую предварительную камеру 17. Наполнительная масса за счет сил срезания, которые прикладываются с помощью вращательной поверхности 19, по меньшей мере частично приводится во вращательное движение. Когда наполнительная масса достигает один из штифтовых элементов, то она разделяется на два частичных потока, за счет чего осуществляется перемещение и предварительное смешивание компонентов наполнительной массы с минимальным приложением силы. Дополнительно могут быть предусмотрены участки 73 стенных элементов. Участки 73 стенных элементов расположены, по существу, вокруг выходного отверстия 71 (смотри фиг. 1а) и обеспечивают равномерное прохождение через вторую предварительную камеру перед входом в основную камеру. Участки 73 стенных элементов выступают из крышки 72 в предварительную камеру 17. Участки 73 стенных элементов выполнены в виде цилиндрических сегментов. Внутренний диаметр цилиндрических сегментов соответствует, по существу, внутреннему диаметру выходного отверстия 71, соответственно, образованному второй частью 5 корпуса внутреннему диаметру основной камеры 22 на ее входе. На фиг. 2а показан в разрезе динамический смеситель, согласно второму примеру выполнения изобретения, для смешивания нескольких текучих компонентов. Динамический смеситель 100 имеет корпус 102 и роторный элемент 103, который расположен в корпусе 102 с возможностью вращения вокруг оси 108 ротора. В данном варианте выполнения корпус 102 выполнен из двух частей, он содержит первую часть 104 корпуса, в которой находятся входы для компонентов, и вторую часть 105 корпуса, которая служит для создания смеси из нескольких текучих компонентов. Первая часть корпуса соединена со второй частью корпуса с помощью фиксирующего соединения, защелкивающегося соединения или сварного соединения после размещения роторного элемента 103 во второй части 105 корпуса. Первая часть 104 корпуса имеет входное отверстие 112, 113 по меньшей мере для каждого из компонентов. Входные отверстия 112, 113 могут иметь различные диаметры, которые зависят от желаемого соотношения смешивания компонентов. Входные отверстия входят в соответствующие входные каналы 110, 111, которые расположены в первой части 104 корпуса. Входные каналы 110, 111 входят в первую предварительную камеру 121, которая снабжена выходными отверстиями 130, 131, которые входят во вторую предварительную камеру 117 второй части 105 корпуса.
Вторая часть 105 корпуса имеет по меньшей мере одно выходное отверстие 120. Через выходное отверстие 120 смесь компонентов выходит из динамического смесителя. Основная камера второй части 105 корпуса служит для размещения роторного элемента 103.
Компоненты направляются из второй предварительной камеры 117 к основной камере 122. Во второй предварительной камере 117 может осуществляться дальнейшее смешивание. Для этого во второй предварительной камере расположен смесительный элемент 118. Смесительный элемент выполнен в виде крыльчатого элемента, который соединен с роторным элементом 103. В основной камере 122 между роторным элементом 103 и внутренней стенкой корпуса предусмотрено кольцеобразное промежуточное пространство, в котором расположен соединенный с роторным элементом 103 смесительный элемент 107.
Смесительный элемент 107 содержит в основной камере 122 несколько крыльчатых элементов 123. Крыльчатые элементы 123 выступают в виде выступов во внутреннее пространство 115, которое образует основную камеру 122. В этой основной камере 122 происходит смешивание компонентов тем, что компоненты захватываются крыльчатыми элементами и перемещаются. По меньшей мере часть крыльчатых элементов может быть выполнена в виде направляющего элемента для транспортировки компонентов через внутреннее пространство 115 в направлении выходного отверстия 120 .
Соседние, расположенные друг за другом относительно оси 108 ротора крыльчатые элементы не должны иметь одинаковое расстояние друг от друга. Например, расстояние крыльчатого элемента 123, который расположен ближе всего к выходному отверстию 120, до крыльчатого элемента 126 меньше, чем расстояние крыльчатого элемента 126 до крыльчатого элемента 128.
На фиг. 2b показана первая предварительная камера 121 в разрезе динамического смесителя в зоне первой части 4 корпуса. Линия разреза обозначена как Α-A на фиг. 2а. Плоскость разреза проходит перпендикулярно оси ротора и проходит через первую предварительную камеру 121. Оба входных канала 110, 111 входят в первую предварительную камеру 121. В первой предварительной камере 121 расположены возмущающие элементы 175, которые выступают из дна 166 предварительной камеры 121 в предварительную камеру. Эти возмущающие элементы расположены неподвижно и разделяют поток наполнительной массы. Предпочтительно, они имеют в направлении 169 вращения сначала непрерывно увеличивающееся поперечное сечение, которое проходит через максимум, а затем непрерывно уменьшается. Аналогично возмущающим элементам 175 выполнены захватные элементы 176. Они выступают из вращательной поверхности 129 в первую предварительную камеру 121. Эти захватные элементы 176 приводятся в движение вместе с вращательной поверхностью 129, когда роторный элемент 103 выполняет вращательное движение. Наружные захватные элементы 176 соскребают компоненты с выходных отверстий каналов 110, 111 и направляют их в первую предварительную камеру 121. За счет этих мер достигается остающееся постоянным соотношение смешивания компонентов. Захватные элементы 176 и возмущающие элементы 17 5 обеспечивают совместно распределение компонентов и их первое предварительное смешивание в наполнительную массу, прежде чем они через выходные отверстия 130 и 131 попадают во вторую предварительную камеру 117. Выходные отверстия 130, 131 расположены во вращательной поверхности 12 9 и показаны на фиг. 2а.
Крышка 167 первой предварительной камеры показана лишь на фиг. 2а на вращательной поверхности 129. Между дном 166 и крышкой 167 проходит внутренняя стенка 165, которая является частью первой части 104 корпуса.
Внутренние захватные элементы 176 могут совместно со ступицей роторного элемента 103 и вращательной поверхностью 129 образовывать направляющую выемку 164. С помощью направляющей выемки 164 роторный элемент 103 скользит по выступу 169 первой части корпуса. Роторный элемент 103 также с помощью выступа 169 удерживается в динамическом смесителе.
На фиг. 2с показан разрез второй предварительной камеры 117. Этот разрез динамического смесителя проходит в зоне соединения между первой частью 104 корпуса и второй частью 105 корпуса. Положение разреза обозначено позицией В-В на фиг. 2а. Плоскость разреза проходит перпендикулярно оси 108 ротора. Вращательная поверхность 119 образует крышку второй предварительной камеры 117. Вращательная поверхность 129 образует дно второй предварительной камеры 117.
Как показано на фиг. 2с, наполнительная масса входит через выходные отверстия 130, 131 первой предварительной камеры 121 во вторую предварительную камеру 117 и выходит из второй предварительной камеры 117 по меньшей мере через одно выходное отверстие 171, которое показано на фиг. 2d. Во второй предварительной камере 117 находится несколько смесительных элементов 118. Смесительные элементы 118 выступают из роторного элемента 103 или из вращательной поверхности 119 во вторую предварительную камеру 117. Наполнительная масса за счет сил срезания, которые прикладываются с помощью вращательной поверхности 119, а также вращательной поверхности 129, по меньшей мере частично приводятся во вращательное движение.
Смесительные элементы 118 могут быть выполнены в виде крыльчатых элементов 177, 178, при этом крыльчатый элемент 178 может иметь соответствующие захватному элементу 176 геометрические размеры. С помощью крыльчатых элементов 178 на вращательной поверхности 119 вместе с крыльчатыми элементами 177 компоненты смешиваются как в плоскости, параллельной оси вращения, так и в плоскости, перпендикулярной оси вращения.
Дополнительные блоки 179 цилиндрических сегментов выполнены в виде части первой части 104 корпуса. Предусмотрены ограничения 172 в виде части второй части 105 корпуса, с целью выполнения зоны прохода из второй предварительной камеры 117 в основную камеру 122 в виде узкого места. Через это узкое место должна проходить наполнительная масса, так что она лишь после прохождения через узкое место может попадать в основную камеру 122, т.е. с ограничением канализируется из второй предварительной камеры 117 в основную камеру 122.
Входная зона основной камеры 122 показана на фиг. 2d в разрезе динамического смесителя в зоне второй части 105 корпуса. Положение разреза обозначено на фиг. 2а позицией С-С. Обращенная к основной камере 122 сторона вращательной поверхности 119 частично закрыта крышевым элементом 172 второй части 105 корпуса. Через выходное отверстие 171 наполнительная масса попадает в основную камеру 122.
Дополнительные направляющие элементы 18 0 могут быть предусмотрены в выходном отверстии 171 или непосредственно за ним, с целью лучшего распределения входящего потока компонентов в основной камере 122.
Входящие в осевом направлении, образующие пастообразную наполнительную массу компоненты отклоняются в середине, т.е. поперек оси 108 ротора, в смесительную камеру, которая выше называлась первой предварительной камерой 121. При входе в первую предварительную камеру 121, компоненты с меньшим объемным потоком вводятся в объемный поток компонентов с большим объемным потоком, затем с помощью расположенных на роторном элементе 103 крыльчатых элементов или захватных элементов 176 срезаются с выходных отверстий входных каналов 110, 111 и направляются в первую предварительную камеру 121, где наполнительная масса подвергается первому грубому смешиванию с помощью крыльчатых элементов 60, 160, и/или захватных элементов 176, и/или возмущающих элементов 175. Первая предварительная камера 121 ограничена в направлении выходного отверстия 120 находящимся на роторном элементе 103 дисковым элементом, который образует вращательную поверхность 12 9. Этот дисковый элемент имеет по меньшей мере одно отверстие, и/или образует на окружности кольцевой зазор с корпусом. Отверстие и/или кольцевой зазор обеспечивает возможность прохождения потока наполнительной массы во вторую предварительную камеру 117. Здесь компоненты смешиваются далее с помощью радиальных или осевых крыльчатых элементов 177, 178. Затем выполненные во второй предварительной камере 117 отверстия направляют наполнительную массу в смесительную зону основной камеры 22, 122, в которую она может входить в радиальном направлении. Установленные специально во входной зоне основной камеры 122 осевые дуговые крыльчатые элементы 138 срезают наполнительную массу непосредственно при входе в основную камеру 122 и транспортируют наполнительную массу в направлении оси 108 ротора. По меньшей мере часть крыльчатых элементов 123, 126, 128, 137 имеет радиальные, транспортирующие в направлении выходного отверстия направляющие элементы. Наряду с динамическими смесительными составляющими частями роторного элемента и возможно имеющимися неподвижными направляющими и возмущающими элементами, динамический смеситель может иметь дополнительно также статические смесительные составляющие части в основной камере 122.
Было установлено, что задача смешивания в основной камере 22, 122 значительно улучшается за счет предусмотрения второй предварительной камеры 17, 117, в которой происходит дополнительное предварительное смешивание с относительно небольшим сопротивлением потоку и небольшим крутящим моментом роторного элемента 3, 103. Таким образом, в целом может быть значительно уменьшена конструктивная длина динамического смесителя в соответствии с каждым из примеров выполнения, уменьшено содержимое и сокращено потребление энергии.
На фиг. 3 показан роторный элемент для использования в динамическом смесителе, согласно одному из предыдущих примеров выполнения. Роторный элемент соответствует показанному на фиг. 2а роторному элементу 103, поэтому одинаковые части обозначены теми же позициями, как и на фиг. 2. Однако, в этой связи не следует понимать в качестве ограничения, что роторный элемент применим лишь в связи с показанным на фиг. 2а примером выполнения. Роторный элемент можно с небольшим согласованием с геометрией корпуса применять также в корпусе, согласно одному из других примеров выполнения. Роторный элемент 103 имеет ось 108 ротора, вдоль которой расположена ступица 135 ротора. Ступица 135 ротора несет вращательную поверхность 129, которая содержит выходные отверстия 130, 131. Через эти выходные отверстия 130, 131 выходят подаваемые из входных каналов 110, 111 (см. фиг. 2а) в первую предварительную камеру 121 компоненты во вторую предварительную камеру 117. Второе ограничение второй предварительной камеры 117 образует вращательная поверхность 119, которая установлена по потоку после вращательной поверхности 129 на ступице 135 роторного элемента. В окружном направлении предварительная камера 117 ограничена второй частью 105 корпуса (см. фиг. 2а).
Компоненты предварительно смешиваются с помощью смесительного элемента 118, который расположен во второй предварительной камере 117 на ступице 135 роторного элемента в плоскости, перпендикулярной ступице роторного элемента, и, возможно, с помощью других смесительных элементов, которые выступают из вращательной поверхности 119 во вторую предварительную камеру 117 в плоскости, параллельной ступице 135 роторного элемента. Для попадания в основную камеру 122 (см. фиг. 2а), компоненты обтекают вращательную поверхность 119. Между вращательной поверхностью 119 и внутренней стенкой второй части корпуса остается узкий кольцеобразный зазор, через которые проходят компоненты. Кроме того, по потоку после вращательной поверхности 119 в основной камере 22, 122 расположены крыльчатые элементы 123, 126, 128, которые могут быть выполнены в виде направляющих элементов и оказывать в этом случае транспортирующее действие на наполнительную массу в направлении выходного отверстия 20, 12 0. Дополнительно к этому могут быть предусмотрены крыльчатые элементы 137, которые выполнены ромбовидными, как показано, например, в WO 98/43727. Кроме того, показан дуговой крыльчатый элемент 138, который непосредственно граничит с вращательной поверхностью 119 и срезает приходящую из входных отверстий наполнительную массу и направляет в основную камеру 22, 122. Аналогичные крыльчатые элементы могут быть также расположены дальше вниз по потоку, которые обеспечивают соскребание наполнительной массы со стенки основной камеры 22, 122.
Предпочтительно, аналогичные крыльчатые элементы расположены на одинаковой высоте противоположно друг другу, при этом высота измеряется вдоль оси 108 ротора.
В качестве альтернативного решения, роторный элемент может проходить лишь до входной зоны в основную камеру 22, 122, согласно каждому из указанных выше примеров выполнения. В самой основной камере может быть расположен статический смесительный элемент, который не изображен на фигурах.
Реферат
Изобретение относится к динамическому смесителю. Динамический смеситель для нескольких текучих компонентов содержит корпус и роторный элемент, который расположен с возможностью вращения в корпусе. При этом корпус имеет входное отверстие для каждого компонента и одно выходное отверстие. Между роторным элементом и корпусом предусмотрено кольцеобразное промежуточное пространство, в котором расположен соединенный с роторным элементом смесительный элемент. Корпус содержит первую предварительную камеру и основную камеру. Предусмотрена вторая предварительная камера, которая расположена по потоку после первой предварительной камеры, так что предусмотрено прохождение компонентов через первую предварительную камеру перед вхождением компонентов во вторую предварительную камеру. Изобретение позволяет создать смеситель с короткой конструктивной длиной и уменьшить расход энергии для ротора. 11 з.п.ф-лы, 8 ил.
