CZ289618B6 - Statický mísič pro viskózní média - Google Patents

Abstract

Statick² m si pro visk zn m dia, kter² m trubku (3) a nejm n jeden v trubce uspo° dan² m sic element (2, 2'), p°i em trubka (3) definuje hlavn sm r (4) toku m chan ho m dia, m sic element (2, 2') je vytvo°en jako monolitick struktura s k°c mi se ebry (20), kter maj v dy v podstat pravo·hl² pr °ez s dlouhou stranou a s kr tkou stranou, m sta (Z) zk° en eber (20) jsou zes lena m stn mi zes len mi (5; 6; 7; 8), na jejich podklad je spole n mezn plocha (25) mezi ebry (20), kter je rovnob n s hlavn m sm rem (4) toku, nejm n p°ibli n dvakr t tak velk jako tvercov plocha (25'), tvo°en kr tkou stranou (b).\

Description

Vynález se týká statického mísiče pro viskózní média, který má trubku a nejméně jeden v trubce uspořádaný mísiči element, přičemž trubka definuje hlavní směr toku míchaného fluida, mísící element je vytvořen jako monolitická struktura s křížícími se žebry a žebra mají vždy v podstatě pravoúhlý průřez s dlouhou stranou a krátkou stranou. Tento statický mísič je určen zejména pro taveniny z plastické hmoty. Vynález se dále týká mísícího elementu pro takový statický mísič.

Dosavadní stav techniky

Takový mísič je známý z patentových spisů CH 642 564, to je P.5473 nebo DE 28 08 854, to je P.5285. Jeho mísící element má strukturu, která je vytvořena z do sebe zasahujících, křížících se žeber, přičemž tato žebra vytvářejí dvě skupiny rovnoběžně nasměrovaných strukturních elementů.

Při míchání a homogenizaci tavenin z plastické hmoty se zpravidla vytvářejí ve směru hlavního proudění velké tlakové gradienty. S těmito tlakovými gradienty jsou spojeny síly, které působí na žebra a které mohou být příčinou narušení mísícího elementu. Pokud je při použití statického mísiče potřebná vysoká odolnost mísících elementů, využívají se masivní struktury mísiče, jehož žebra mají v podstatě čtvercový průřez. U těchto průřezů se při shodném průchodu vytvářejí sice ještě větší tlakové gradienty než u méně masivních mísících elementů s pravoúhlými průřezy žeber, ale se zvětšením průřezu žeber narůstá odolnost více než namáhání spojené se zvýšenými tlakovými gradienty, takže mísič může odolávat namáhání. Tak je možné dosáhnout zdokonalení odolnosti využitím většího přívodu energie a vyšších materiálových nároků na mísící elementy.

Nedostatečná odolnost je zaznamenána zejména u monolitických mísících elementů, které jsou vyráběny například jako jemné odlitky.

Podstata vynálezu

Vynález si klade za úkol vytvořit statický mísič s monolitickými mísícími elementy, který má zvýšenou odolnost, a to aniž by opatření vytvořená pro zesílení měla za následek podstatný nárůst tlakových gradientů v míchaném médiu. Vytčený úkol se řeší statickým mísičem podle vynálezu, jehož podstata spočívá vtom, že místa zkřížení žeber jsou zesílena místními zesíleními, na jejichž podkladě je společná mezní plocha mezi žebry, která je rovnoběžná s hlavním směrem toku, nejméně přibližně dvakrát tak velká jako čtvercová plocha, tvořená krátkou stranou. Dík opatření podle vynálezu se vytváří zvýšená odolnost proti torzním silám, které působí v místě zkřížení žeber na podkladě tlakových gradientů a které mohou být u známých statických mísičů příčinou zlomu v těchto místech. Dík těmto opatřením se také zmenšuje spotřeba materiálu. Vynález je možné použít také u statických mísičů, jejichž žebra mají čtvercový průřez, to znamená, že krátká strana se rovná dlouhé straně.

Podle jednoho provedení je mísič upraven tak, že zesílení (5) jsou vytvořena přídavným materiálem, který v místech (Z) zkřížení vyplňuje vždy nejméně jednu rohovou oblast mezi žebry (20).

Další provedení spočívá v tom, že zesílení (5) jsou na všech místech (Z) zkřížení s výjimkou těch, která jsou uspořádána v okrajové oblasti mísícího elementu (2) blízké trubce (3). Zesílení mohou také být upravena prstencovitě a obklopovat místo zkřížení.

-1 CZ 289618 B6

Podle dalšího provedení je mísič upraven tak, že zesílení (7) přiřazená k sousedícím místům (Z) zkřížení a upravená na přímkách kolmých k hlavnímu směru (4) toku jsou navzájem spojena, přičemž popřípadě navzájem spojená zesílení (7) vytvářejí okrajové oblasti válcové nebo hranolové tyče.

Další provedení spočívá v tom, že alespoň některá zesílení (6) mají segment nebo dva samostatné segmenty.

Součást podstaty vynálezu tvoří také mísící element pro statický mísič, provedený jako přesný odlitek. Ve výhodném provedení jde monolitickou část, vyrobenou jako odlitek, litý vstřikem z práškového kovu.

Vynález je v dalším podrobněji vysvětlen na příkladech provedení ve spojení s výkresovou částí.

Přehled obrázků na výkresech

Na obr. 1 je schematicky znázorněn podélný řez známým statickým mísičem.

Na obr. 2 je znázorněn pomocný obrázek pro vysvětlení geometrické struktury mísícího elementu.

Na obr. 3 je znázorněna geometrická struktura mísícího elementu.

Na obr. 4 jsou znázorněna na svých špičkách se křižující žebra se zesílením v místě křížení.

Na obr. 5 je znázorněno zesílení podle obr. 4 bez žeber.

Na obr. 6 je znázorněn segment zesílení podle obr. 4.

Na obr. 7 jsou znázorněna tři křižující se žebra se segmentovým zesílením.

Na obr. 8 jsou znázorněna tři křižující se žebra s třetím příkladem provedení zesílení.

Na obr. 9 jsou znázorněna tři křižující se žebra se čtvrtým příkladem provedení zesílení.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněn známý statický mísič 1 pro viskózní média. Ten sestává z trubky 3 a ze dvou v trubce 3 uspořádaných mísících elementů 2 a 2'. Trubkou 3 je ve směru její osy definován hlavní směr 4 toku míchaného fluida. Jeden mísící element 2 je proti druhému mísícímu elementu 2' pootočen kolem osy hlavního směru 4 toku o 90°. Mísící elementy 2, 2' jsou vytvořeny jako monolitické struktury, to je odlitky, s křižujícími se žebry 20. Žebra 20 mají pravoúhlé průřezy.

Na podkladě obr. 2 a obr. 3 je možné znázornit prostorovou konstrukci mísícího elementu 2. Žebrům 20 a jejich mezilehlým prostorům odpovídají pásy 20' na obr. 2. Část těchto pásů 20' upínají dvě v čáře 50 se protínající eliptické plochy 200 a 210. Další pásy 20' vytvářejí dvě eliptické dílčí plochy 201 a 202, které jsou rovnoběžné s eliptickou plochou 200. Ostatní pásy 20' vytvářejí dvě eliptické dílčí plochy 211a 212. které jsou rovnoběžné s eliptickou plochou 210. Průsečíky pásů 20' jsou vyznačeny uzly 5'. Každému druhému pásu 20' odpovídá žebro 20 mísícího elementu 2, jak je to patrno z obr. 3.

Uzlům 5' na obr. 2 odpovídají u mísících elementů 2 podle vynálezu zesílení 5. Na obr. 4 a obr. 5 je znázorněno takové zesílení 5 pro první příklad provedení. Na obr. 4 jsou znázorněna dvě žebra

-2CZ 289618 B6

20, která se křižují ve svých špičkách. Ve středu zkřížení je místo Z zkřížení, které je na obr. 2 přiřazeno uzlu 5' na čáře 51 nebo na čáře 52, kde jsou shodné poměry. Žebra 20 mají pravoúhlý průřez se stranami a a b. V místě Z zkřížení je vrcholy P, O, R, a S upnutá společná mezní plocha 25 zesílení prostých žeber 20.

Ze zesílení 5, které prstencově obklopuje místo Z zkřížení, jsou na obr. 4 patrny jen vrcholy A, B, C, D, E, F a G. Celé zesílení 5, při vypuštění žeber 20, je patrno na obr. 5. K již uvedeným vrcholům zde přistupují v zrcadlově souměrném uspořádání vrcholy A', B', C', D', E', F' a G'. Místo společné mezní plochy 25 mezi žebry 20 je zde upraven otvor 25. Na podkladě zesílení 5 je mezi žebry 20 zvětšená společná mezní plocha 25 s vrcholy A, B, C, D, D', C', B' a A'. Zesílení 5 je při pohledu z geometrického hlediska vytvořeno ze čtyř místních zesílení 6 ve tvaru segmentové tyče. Segmentová tyč sama o sobě sestává, jak je to patrno z obr. 6, z hranolu s vrcholy D, D', R, Η', H, aQ’a ze dvou pravidelných čtyřstěnů s přídavnými vrcholy C, případně C'.

Cerchovaně vyznačená čára 55 na obr. 4 udává mez zesílení 5, prostřednictvím kterého je zesíleno křížení, upravené dále vzadu v sousedství místa Z zkřížení.

Uzly 5', viz obr. 2, upravené uvnitř mísícího elementu 2, například na čáře 50, mohou být také zesíleny prostřednictvím na obr. 5 znázorněných prstencových zesílení 5. U uzlové čáry 53, upravené na okraji, nejsou žádná zesílení 5 potřebná.

V této okrajové oblasti je upraveno segmentové těleso 23'. Odpovídající dílčí těleso 23 monolitického mísícího elementu 2, viz obr. 3, vyplňuje ve statickém mísiči 1 oblast, ve které má u známých mísičů míchané fluidum podstatně delší prodlevu než uvnitř mísiče. Takové dílčí těleso 23 je proto výhodné v těch případech, ve kterých je požadováno úzké spektrum prodlevy.

Ve třech dalších příkladech provedení, které jsou znázorněny na obr. 7 až obr. 9, jsou patrná vždy tři se křižující žebra 20 se dvěma místy zkřížení. Na obr. 7 sestává zesílení místa zkřížení ze dvou samostatných zesílení 6 ve tvaru segmentů, jejichž jedna boční plocha má zaoblený tvar. Na boční ploše předního žebra 20 je upravena zvětšená společná mezní plocha 25 mezi sousedícími žebry 20.

U provedení podle obr. 8 a obr. 9 jsou zesílení sousedních míst zkřížení navzájem spojena. U příkladu provedení podle obr. 8 jsou tato zesílení vždy okrajové oblasti zesílení 7 ve tvaru válcové tyče. Znázorněný průřez tohoto zesílení 7 ve tvaru válcové tyče odpovídá zvětšené společné mezní ploše 25 mezi sousedními žebry 20. Zesílení 7 ve tvaru válové tyče může být také vytvořeno ve tvaru hranolu, takže jeho průřez má tvar mnohoúhelníku.

Čtvrtý příklad provedení na obr. 9 znázorňuje zesílení 8, které je uspořádáno jen na jedné straně žebra 20. Je samozřejmé, zeje možné upravit také druhé, odpovídající zesílení na opačné straně. Zesílení 8 může také mít zaoblený tvar, takže například místo 80 je sedlový bod. Společná mezní plocha 25 je zde zhruba dvakrát tak velká jako společná mezní plocha zesílení prostých žeber 20. to je druhá mocnina krátké strany b.

Podstatu řešení podle vynálezu lze samozřejmě také přenést na mísič s křižujícími se žebry 20, jejichž konstrukce není upravena tak, jak je to znázorněno na obr. 1 až obr. 3. Například může být počet rovnoběžných ploch 200,201 a 202 větší a/nebo počet žeber 20 pro plochu menší.

Monolitické mísící elementy 2 jsou zpravidla přesné ocelové odlitky. Je však je možné také vyrobit způsobem vstřikového lití práškového kovu. U tohoto způsobu se ze směsi kovového prášku a organických látek vyrobí vstřikovým litím základní část. Návazně se organické látky do značné míry tepelně odstraní a základní část, ve které kovové komponenty na sobě dále ulpívají, se těsně slinuje do konečného tvaru.

Claims (9)

1. Statický mísič pro viskózní média, který má trubku (3) a nejméně jeden v trubce uspořádaný mísící element (2,2'), přičemž trubka (3) definuje hlavní směr (4) toku míchaného média, mísící element (2, 2') je vytvořen jako monolitická struktura s křížícími se žebry (20), která mají vždy v podstatě pravoúhlý průřez s dlouhou stranou a s krátkou stranou, vyznačující se tím, že místa (Z) zkřížení žeber (20) jsou zesílena místními zesíleními (5, 6, 7, 8), na jejichž podkladě je společná mezní plocha (25) mezi žebry (20), která je rovnoběžná s hlavním směrem (4) toku, nejméně přibližně dvakrát tak velká jako čtvercová plocha (25'), tvořená krátkou stranou (b).

2. Statický mísič podle nároku 1,vyznačující se tím, že zesílení (5) jsou vytvořena přídavným materiálem, který v místech (Z) zkřížení vyplňuje vždy nejméně jednu rohovou oblast mezi žebry (20).

3. Statický mísič podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že zesílení (5) jsou na všech místech (Z) zkřížení s výjimkou těch, která jsou uspořádána v okrajové oblasti mísícího elementu (2) blízké trubce (3).

4. Statický mísič podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že zesílení (5) jsou vytvořena prstencovitě a obklopují místo (Z) zkřížení.

5. Statický mísič podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že zesílení (7), přiřazená k sousedícím místům (Z) zkřížení a upravená na přímkách kolmých k hlavnímu směru (4) toku, jsou navzájem spojena.

6. Statický mísič podle nároku 5, vyznačující se tím, že navzájem spojená zesílení (7) vytvářejí okrajové oblasti válcové nebo hranolové tyče.

7. Statický mísič podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že alespoň některá zesílení (6) mají jeden segment nebo dva samostatné segmenty.

8. Statický mísič podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že jeho mísící element (2,2') je vytvořen jako přesný odlitek.

9. Statický mísič podle nároku 8, vyznačující se tím, že monolitická část jeho mísícího elementu (2,2') je vyrobena jako odlitek litý vstřikem práškového kovu.