ES2211593T3 - Aparato de mezcla. - Google Patents
Aparato de mezcla.Info
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Abstract
Aparato de mezcla para un contenedor de líquido, comprendiendo el aparato un elemento de manguito hueco (10) para su colocación en las zonas inferiores del contenedor (2), estando previstas una pluralidad de salidas circunferencialmente separadas (16) en las zonas superiores del elemento de manguito (10), y medios de bombeo (38) para crear un flujo de líquido recíproco aplicados a las zonas inferiores del elemento de manguito (10), caracterizado por el hecho de que, en la trayectoria de flujo del líquido desde los medios de bombeo (38) al elemento de manguito (10), un mecanismo transductor (30) coopera con el elemento de manguito (10) y está sometido al flujo de líquido recíproco tal como para girar el elemento de manguito (10) alrededor de su eje longitudinal central en dependencia de dicho flujo recíproco.
Description
Aparato de mezcla.
La presente invención se refiere a un aparato de
mezcla, y este aparato tiene aplicación particular aunque no
exclusiva para mezclar líquidos en contenedores relativamente
grandes, por ejemplo pinturas en contenedores de volumen intermedio
(IBC).
A menudo es necesario, antes de la aplicación o
uso, mezclar los contenidos de grandes contenedores, en particular
contenedores de pintura, para condicionar la pintura para una
aplicación uniforme y efectiva.
Hasta ahora, esta mezcla se ha conseguido de
muchas maneras, todas las cuales sufren de diferentes
inconvenientes.
Se usan habitualmente impulsores tales como
propulsores que comprenden una pluralidad de palas en espiral sobre
un árbol giratorio. Sin embargo, la retirada del propulsor después
de la mezcla invariablemente provoca la caída de pintura desde el
propulsor sobre el exterior del contenedor. Además, el uso de un
propulsor en cualquier otro que no sea un contenedor lleno puede
producir un salpicado considerable de la pintura dentro y fuera del
contenedor, así como una entrada de aire no deseada en la pintura
mediante el vórtice central creado por el propulsor giratorio.
Los impulsores se insertan de manera convencional
a través de la parte superior de un contenedor para realizar la
mezcla, y, tal como se ha mencionado anteriormente, pueden crear
problemas si el contenedor está solamente parcialmente lleno.
Se ha propuesto, por ejemplo tal como se describe
en las patentes US 4685811 y EP 0123452B1, conseguir la mezcla
mediante una unidad fijada al fondo de un contenedor y que reacciona
con los contenidos de las zonas inferiores del contenedor para crear
el movimiento de la masa en todo el volumen del contenedor, que es
efectivo incluso si el contenedor no está lleno.
Más particularmente, la unidad incluye un disco
que se extiende transversalmente a las zonas inferiores del
contenedor y está provista de una abertura central rodeada por una
pluralidad de aberturas circunferencialmente separadas adyacentes a
la periferia del disco.
Un diafragma debajo del disco se mueve
alternativamente hacia arriba y hacia abajo respecto al disco,
siendo la configuración de las aberturas en el disco tal que, al
moverse hacia arriba el diafragma, es líquido se presiona
preferentemente hacia arriba a través de la abertura central, y, al
moverse hacia abajo el diafragma, el líquido se retira
preferentemente hacia abajo a través de las aberturas periféricas.
Así se crea un movimiento de turbulencia en el interior del
contenedor, que sirve para mezclas sus contenidos.
Este equipo, aunque no es intrusivo, es complejo
y caro, dependiendo mucho el efecto de mezcla de la frecuencia de
movimiento del diafragma, y es solamente adecuado para contenedores
cilíndricos.
Una alternativa al equipo anteriormente utiliza
un embudo estático desde el que se irradia una pluralidad de salidas
a chorro circunferencialmente separadas, una bomba de doble
diafragma accionada con aire que crea el movimiento de la masa del
líquido hacia y alejándose del embudo. Al moverse el líquido hacia
el embudo, el líquido se presiona preferentemente a través de las
salidas para crear chorros de líquido en el interior de las zonas
inferiores del contenedor, y, al moverse el líquido alejándose del
embudo, el líquido se retira hacia abajo a través del centro del
embudo, siendo el sistema en conjunto tal como para crear un
movimiento de remolino dentro del cuerpo del líquido.
Este mezclador de chorro estático se ha
encontrado que crea celdas dentro del cuerpo del líquido que
permanecen sin mezclar y en las que hay una considerable creación de
calor. En conjunto, la mezcla no es satisfactoria.
Sería deseable poder proporcionar un aparato de
mezcla que solucione los problemas de la técnica anterior, y en
particular que asegure la mezcla efectiva de todo el volumen del
líquido contenido de una manera económica y con un coste
efectivo.
Según la presente invención, se proporciona un
aparato de mezcla para un contenedor de líquido, comprendiendo el
aparato un elemento de manguito hueco para su colocación en las
zonas inferiores del contenedor, estando previstas una pluralidad
de salidas circunferencialmente separadas en las zonas superiores
del elemento de manguito, y medios de bombeo para crear un flujo de
líquido recíproco aplicados a las zonas inferiores del elemento de
manguito, caracterizado por el hecho de que, en la trayectoria de
flujo del líquido desde los medios de bombeo al elemento de
manguito, un mecanismo transductor coopera con el elemento de
manguito y está sometido al flujo de líquido recíproco tal como
para girar el elemento de manguito alrededor de su eje longitudinal
central en dependencia de dicho flujo recíproco.
Se apreciará que, con esta disposición, y como
resultado de la rotación del elemento de manguito, que es
típicamente 15º para cada pulso de líquido, los chorros de líquido
que emanan de las salidas están, cada uno, dirigidos en direcciones
que cambian continuamente dentro del contenedor, asegurando así una
mezcla completa del líquido, y evitando el establecimiento de
cualquier zona substancialmente estática de no agitación en el
interior del líquido.
En una realización de la invención, medios de
bombeo comprenden una bomba de diafragma de doble acción, creando el
movimiento recíproco de los diafragmas un movimiento de masa de
líquido al interior y fuera del contenedor.
Preferiblemente, el mecanismo transductor
comprende una rueda de trinquete fijada al elemento de manguito,
para ser giratoria con el mismo, y uno o más trinquetes adaptados
para acoplarse con la rueda de trinquete y desplazable linealmente
mediante el líquido que se mueve recíprocamente, en la dirección de
movimiento del mismo.
Convenientemente, hay dos trinquetes montados
sobre una corredera y que se acoplan en dos dientes diametralmente
opuestos de la rueda de trinquete, produciendo el movimiento
recíproco del líquido un movimiento recíproco de la corredera y los
trinquetes fijados, produciendo cada uno de estos movimientos de la
corredera la consiguiente rotación por pasos del elemento de
manguito, siendo cada paso en la misma dirección de rotación.
Preferiblemente, hay dos salidas diametralmente
opuestas desde las zonas superiores del elemento de manguito,
estando dirigida cada salida de manera substancialmente radial desde
el elemento de manguito.
El elemento de manguito y el mecanismo
transductor asociado pueden estarsituados completamente en las
zonas inferiores del contenedor asociado para proporcionar un
sistema de mezcla no intrusivo.
Alternativamente, el elemento de manguito puede
extenderse a través de una abertura en el contenedor para situar las
salidas del mismo dentro de las zonas inferiores del contenedor,
siendo las zonas inferiores del elemento de manguito y del
mecanismo transductor externas al contenedor, para proporcionar un
sistema de mezcla intrusivo.
La figura 1 es una sección vertical esquemática
de un aparato de mezcla según la invención en un contenedor;
La figura 2a muestra el aparato de la figura 1 en
una escala mayor;
La figura 2b es una vista en planta de la rueda
de trinquete, los trinquetes y la corredera de la figura 2a;
La figura 2c es una vista de extremo de la
corredera de las figuras 2a y 2b;
La figura 3 es una sección vertical esquemática
de un aparato de mezcla alternativo según la invención en un
contenedor;
La figura 4 muestra el aparato de la figura 3 en
una escala mayor;
La figura 5 es una sección vertical esquemática
de un aparato de mezcla similar al de las figuras 3 y 4, que muestra
la trayectoria de flujo del líquido mezclado en el interior del
contenedor; y
Las figuras 6 y 7 muestran, esquemática y
respectivamente, un aparato de mezcla no intrusito y uno intrusito
según la invención.
Con referencia a las figuras 1 y 2, se muestra
uncontenedor 2, típicamente un contenedor de volumen intermedio
para pintura, en cuya pared de fondo 4 está montado un aparato de
mezcla según la invención, e indicado en general mediante la
referencia numérica 6.
El aparato de mezcla 6 comprende una carcasa
externa cilíndrica 8 fijada a través de la pared del fondo 4 del
contenedor en una relación sellada con el mismo, y un manguito hueco
10 coaxialmente en el interior de la carcasa 8 y giratoria respecto
a la misma alrededor de su eje central longitudinal sobre un
cojinete 12.
Una entrada 14 en las zonas inferiores del
manguito 10 se comunica con el interior hueco del mismo desde el
volumen anular entre la carcasa 8 y el manguito 10, mientras están
formadas un par de salidas 16 diametralmente opuestas en las paredes
laterales del manguito 10 adyacentes a las zonas superiores del
mismo, estando definidas las salidas 16 mediante boquillas 18 que se
extienden substancialmente de manera radial.
Un mecanismo de válvula de una vía o limitador de
flujo 20 está montado dentro del manguito 10 sobre la entrada 14
para permitir el flujo hacia arriba a través del manguito, pero para
evitar el flujo hacia abajo a través del mismo.
Una válvula anular de una vía o limitador de
flujo 22 está montado en el volumen anular entre la carcasa 8 y el
manguito 10 adyacente a las zonas superiores de la carcasa 8 para
permitir el flujo hacia abajo, tal como se indica mediante las
flechas 22' a través de este volumen anular, pero para evitar el
flujo hacia arriba a través del mismo.
Una rueda de trinquete 24 está fijada alrededor
de las zonas inferiores del manguito 10, para ser giratoria con el
mismo, llevando la rueda de trinquete una pluralidad de dientes
externos 26.
Un conducto de descarga 28 alimenta desde las
zonas inferiores de la carcasa 8, un mecanismo de trinquete indicado
en general mediante la referencia numérica 30, que está montado de
manera deslizante en el conducto 28.
El mecanismo 30 comprende un disco anular 32 que
se extiende transversalmente respecto al conducto 28 que se guía
mediante el mismo, extendiéndose un yugo 34 desde el disco 32
longitudinalmente respecto al conducto 28, cuyos brazos opuestos
llevan, cada uno, en los extremos libres del mismo un trinquete 36.
Los trinquetes 36 cooperan con los dientes de la rueda de trinquete
24, tal como se aprecia mejor en la figura 2b y de manera que, al
moverse hacia delante o hacia atrás el mecanismo 30 respecto al
manguito 10, la rueda de trinquete 24, y por lo tanto el manguito
10, giran en una dirección en sentido horario tal como se ve en la
figura 2b.
Conectada al extremo del conducto de descarga 28
hay una cámara de una bomba de diafragma de doble actuación,
esquemáticamente representada mediante la referencia numérica 38,
cuyo conjunto de pistón 40 es recíproco entre las dos posiciones
extremas mostradas en línea continua y línea de puntos en la figura
2a, estando indicado el desplazamiento total del conjunto mediante
la flecha "D".
Una válvula de aislamiento 42 está prevista en el
conducto de descarga 28 entre el mecanismo 30 y la bomba 38, que es
operativa de manera selectiva para conectar la bomba 38 en el
conducto de descarga 28.
El aparato descrito funciona como sigue. Con el
contenedor 2 que contiene el líquido que se ha de mezclar, y con la
válvula de aislamiento 42 abierta, la bomba 38 se acciona para
corresponder al conjunto de pistón 40. Esto crea un flujo recíproco
en el conducto de descarga 28, tal como se indica mediante la flecha
"F", cuyos efectos se aplican al mecanismo 30 y a las zonas
inferiores del contenedor 2.
Más particularmente, y al impulsar la bomba 38
líquido hacia el contenedor 2, dicho líquido fluye a través del
centro del disco 32, a través de la entrada 14 tal como se indica
mediante la flecha "l", a través de la válvula de una vía 20 y
fuera del manguito 10 a través de las salidas 16/boquillas 18 como
chorros de líquido presurizado, tal como se indica mediante las
flechas "J". La válvula de una vía 22 evita el flujo hacia
arriba del líquido desde el espacio anular entre la carcasa 8 y el
manguito 10 en el contenedor 2.
Al mismo tiempo, el flujo creado por la bomba 38
choca con el disco 32 para mover el mecanismo 30 a la izquierda, tal
como se ve en las figuras 2a y 2b, con lo que uno de los trinquetes
36 se acopla con un diente asociado 26 sobre la rueda 24 para girar
la rueda y el manguito 10 fijado en una dirección en sentido horario
tal como se ve en la figura 2b, mientras que el otro trinquete 36 se
desplaza sobre un diente opuesto 26 asociado.
Durante el movimiento de retorno del pistón 40,
se crea un flujo inverso en el conducto de descarga 28 y se
transmite al mecanismo 30 y al líquido en el contenedor 2.
Más particularmente, el líquido fluye a
continuación desde el contenedor 2 al espacio anular entre la
carcasa 8 y el manguito 10 y a través de la válvula de una vía 22,
tal como se indica mediante las flechas 22', y a continuación al
conducto de descarga 28, tal como se indica mediante la flecha
"P". El flujo desde el manguito hueco 10 al interior del
conducto de descarga 28 se evita mediante la válvula de una vía
20.
Este flujo inverso mueve el disco 32, y de esta
manera el mecanismo 30, a la derecha tal como se ve en la figura 2a,
con lo que el otro trinquete 36 se acopla en un diente asociado 26
de la rueda 24 para girar más la rueda 24 y el manguito 10 fijado en
una dirección en sentido horario, tal como se ve en la figura 2b,
desplazándose el trinquete 36 sobre un siente asociado 26
opuesto.
De esta manera se apreciará que la bomba 38 crea
un flujo pulsante de manera constante de líquido en el conducto de
descarga 28, usándose la energía de este flujo para girar el
manguito 10 mediante el mecanismo 30 y, al mismo tiempo, para crear
pulsos de chorros de líquido que emanan de las boquillas 18.
Los chorros están dirigidos al interior del
cuerpo de líquido, tal como se aprecia en la figura 6 y sirve para
crear un flujo de mezcla tal como se indica mediante las flechas en
esa figura.
La bomba 38 está típicamente accionada a una
frecuencia de 60 pulsos por minuto, girándose el manguito 10
típicamente 15º para cada pulso de la bomba.
El manguito 10 que gira constantemente, y las
consiguientes posiciones siempre cambiantes de las boquillas 18
dentro del contenedor 2 aseguran que se consiga una mezcla
extremadamente completa de los contenidos del contenedor 2.
Dependiendo de la aplicación, las boquillas 18 puede dirigirse hacia
arriba y/o hacia abajo respecto a la horizontal.
Una vez se ha completado la mezcla, la válvula de
aislamiento 42 se cierra y la bomba 38 se retira del conducto 28
para permitir la descarga de los contenidos del contenedor 2.
Alternativamente, puede preverse una unión en T
en el conducto 28 para permitir la descarga sin la retirada de la
bomba 38.
Las figuras 1 y 2 representan un sistema de
mezcla intrusivo en el que el cabezal de mezcla del aparato 6 se
extiende a través de una pared del contenedor 2.
Las figuras 3 y 4 representan lo que se puede
llamar un sistema no intrusivo en el que el cabeza de mezcla del
aparato está totalmente alojado dentro del contenedor 2.
Con referencia a las figuras 3 y 4, se muestra un
aparato de mezcla alternativo, en el que los componentes
equivalentes a los de las figuras 1 y 2 están referenciados de
manera similar.
El funcionamiento fundamental de la realización
de las figuras 3 y 4 es exactamente el mismo que el de la
realización de las figuras 1 y 2, estando las únicas diferencias en
la posición de la válvula de una vía 22 y en la trayectoria de flujo
del líquido desde el contenedor al interior del conducto de descarga
28.
La válvula 22 o limitador de flujo está situada
en el extremo inferior de la carcasa 8, de manera que, durante el
movimiento de retorno del conjunto de pistón 40 de la bomba 38 - es
decir, a la derecha tal como se ve en la figura 4 - el líquido fluye
a través de la válvula al interior del espacio anular entre la
carcasa 8 y el manguito 10, tal como se indica mediante la flecha
"S" y al interior del conducto de descarga 28 para mover el
mecanismo 30 a la derecha.
El flujo creado por la realización de las figuras
3 y 4 está representado en la figura 5.
De esta manera, se proporciona un aparato de
mezcla que puede mezclar completamente grandes volúmenes de líquido
de una manera eficiente y efectiva. Aunque está desarrollado
principalmente para mezclar materiales de recubrimiento tales como
pintura, el aparato se puede usar para mezclar una pluralidad de
substancias tales como productos farmacéuticos, especialmente
productos químicos, comestibles, mezclas que requieren mantos
gaseosos y cualquier sustancia que requiera el aislamiento del
ambiente de alrededor.
El aparato de mezcla se puede montar fácilmente
sobre IBCs estándar usando herramientas simples, siendo el sistema
tal que permite a los usuarios mezclar sin comprometer la integridad
del producto o recurrir a contenedores especializados.
Alternativamente, y tal como se representa en las
figuras 3 y 4, el aparato de mezcla se puede montar en las zonas
inferiores de un contenedor y retenerse en posición mediante
cooperación con la pared interna del conducto de descarga al salir
del contenedor.
En todos los casos, el accionamiento neumático a
la bomba proporciona un movimiento recíproco hacia delante y hacia
atrás dentro del líquido en el conducto de descarga, usándose la
energía del mismo para girar las boquillas de salida para crear una
agitación extensiva del líquido en el interior del contenedor y en
todo el volumen de dicho líquido.
La frecuencia de la bomba, y el grado de rotación
del manguito por pulso de líquido se pueden elegir para satisfacer
requerimientos particulares dependiendo del producto y de la
aplicación.
Claramente, la construcción precisa del aparato
puede variar de la descrita y representada sin apartarse del ámbito
de la invención. En particular, el mecanismo transductor para
convertir la energía del flujo del líquido en la rotación de los
chorros puede ser diferente del mecanismo de trinquetes detallado
anteriormente, el flujo recíproco en el interior del conducto de
descarga se puede crear de una manera diferente que mediante una
bomba de doble diafragma, y pueden haber más de dos chorros por
manguito. Otras modificaciones y variaciones serán evidentes para
los técnicos en la materia.
Claims (7)
1. Aparato de mezcla para un contenedor de
líquido, comprendiendo el aparato un elemento de manguito hueco (10)
para su colocación en las zonas inferiores del contenedor (2),
estando previstas una pluralidad de salidas circunferencialmente
separadas (16) en las zonas superiores del elemento de manguito
(10), y medios de bombeo (38) para crear un flujo de líquido
recíproco aplicados a las zonas inferiores del elemento de manguito
(10), caracterizado por el hecho de que, en la trayectoria
de flujo del líquido desde los medios de bombeo (38) al elemento de
manguito (10), un mecanismo transductor (30) coopera con el
elemento de manguito (10) y está sometido al flujo de líquido
recíproco tal como para girar el elemento de manguito (10)
alrededor de su eje longitudinal central en dependencia de dicho
flujo recíproco.
2. Aparato de mezcla según la reivindicación 1,
en el que los medios de bombeo comprenden una bomba de diafragma de
doble acción (38), creando el movimiento recíproco de los
diafragmas un movimiento de masa de líquido al interior y fuera del
contenedor (2).
3. Aparato de mezcla según la reivindicación 1 ó
2, en el que el mecanismo transductor (30) comprende una rueda de
trinquete (24) fijada al elemento de manguito (10), para ser
giratoria con el mismo, y uno o más trinquetes (36) adaptados para
acoplarse con la rueda de trinquete (24) y desplazable linealmente
mediante el líquido que se mueve recíprocamente, en la dirección de
movimiento del mismo.
4. Aparato de mezcla según la reivindicación 3,
en el que hay dos trinquetes montados sobre una corredera (4) y que
se acoplan en dos dientes diametralmente opuestos (26) de la rueda
de trinquete (24), produciendo el movimiento recíproco del líquido
un movimiento recíproco de la corredera (34) y los trinquetes (36)
fijados, produciendo cada uno de estos movimientos de la corredera
(34) la consiguiente rotación por pasos del elemento de manguito
(10), siendo cada paso en la misma dirección de rotación.
5. Aparato de mezcla según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que hay dos salidas (16)
diametralmente opuestas (16) desde las zonas superiores del
elemento de manguito (10), estando dirigida cada salida (16) de
manera substancialmente radial desde el elemento de manguito
(10).
6. Aparato de mezcla según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que el elemento de manguito (10) y el
mecanismo transductor asociado (30) están situados completamente en
las zonas inferiores del contenedor asociado (2).
7. Aparato de mezcla según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que el elemento de manguito (10) se
extiende a través de una abertura en el contenedor (2) para situar
las salidas (16) del mismo dentro de las zonas inferiores del
contenedor (2), siendo las zonas inferiores del elemento de
manguito (10) y del mecanismo transductor (30) externas al
contenedor (2).
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