PL177265B1 - Sposób przeróbki materiałów zawierających składniki ciekłe i stałe oraz urządzenie do przeróbki materiałów zawierających składniki ciekłe i stałe - Google Patents

Abstract

niki ciekle i stale, polegajacy na ich mieszaniu, zageszczaniu, aglomerowaniu, rozdrabnianiu, na skutek ruchu skladników wywolywanego za pomoca mieszadla w przestrzeni ograniczo- nej osiowo i promieniowo, na przyklad z zbiorniku, znamienny tym, ze warstwom materialu lezacych w róznych plaszczyznach prostopadlych do osi mieszadla, nadaje sie rózne predkosci co do wielkosci i kierunku. 5. Urzadzenie do przeróbki materialów zawierajacych skladniki ciekle i stale, wyposazone w zbiornik oraz w umiesz- czone w nim przesuwnie mieszadlo o osi równoleglej do osi zbiornika, zaopatrzone w zespól lopatek, o nastawianym po- chyleniu wokól swej osi prostopadlej do osi walu mieszadla i przymocowanych do tego walu, znamienne tym, ze jego mie- szadlo jest wyposazone w mechanizm sterujacy pochyleniem lopatek (20) zamocowanych obrotowo w jednakowych odle- glosciach wzdluz osi tego walu, przy czym osie obrotu kolejnych lopatek (20) sa wzgledem siebie wzajemnie prostopadle, zlozony z kól zebatych (29) osadzonych na czopach (23) tych lopatek (20), zazebiajacych sie z przesuwna osiowo ze- batka (40) polaczona obrotowo w górnej swej czesci z lozy- skiem (42) zamocowanym przegubowo do dzwigni (41), zaopatrzonej na koncach w przegubowe laczniki (43), z któ- rych jeden jest polaczony z obudowa (50) zespolu napedu mieszadla, natomiast drugi lacznik (43) na przeciwnym koncu dzwigni (41) jest polaczony z podnosnikiem (44), przy czym wal (10) mieszadla jest polaczony sztywno z walem napedo- wym (30). F ig. 3 PL PL PL PL

Description

Sposób przeróbki materiałów zawierających składniki ciekłe i stałe, polegający na ich mieszaniu, zagęszczaniu, aglomerowaniu, rozdrabnianiu, na skutek ruchu składników wywoływanego za pomocą mieszadła w przestrzeni ograniczonej osiowo i promieniowo, na przykład w zbiorniku.

Ponadto przedmiotem wynalazku jest urządzenie do przeróbki materiałów zawierających składniki ciekłe i stałe, wyposażone w zbiornik oraz w umieszczone w nim przesuwnie mieszadło o osi równoległej do osi zbiornika, zaopatrzone w zespół łopatek o nastawianym pochyleniu wokół swej osi prostopadłej do osi wału mieszadła i przymocowanych do tego wału. Sposób i urządzenie są przeznaczone do wykonywania, zwłaszcza takich operacji jak mieszanie, ścinanie, rozdrabnianie, granulowanie, rozgniatanie, plastyfikowanie, spulchnianie oraz zagęszczanie.

Z europejskiego opisu patentowego nr EP 0 125 389 znane jest urządzenie do równoczesnego mieszania i zagęszczania materiału. W urządzeniu tym, materiał, dostarczany do zbiornika przez otwór wlotowy, pod działaniem usytuowanych prostopadle do osi mieszadła łopatek, jest transportowany bardzo szybko w kierunku dna zbiornika. Zasadniczą niedogodnością działania tego urządzenia jest niedokładne wymieszanie składników, przy czym w niektórych przypadkach, proces nie doprowadza do osiągnięcia wymaganego zagęszczenia materiału.

Z niemieckiego opisu patentowego nr DE 20 03 201 znane jest urządzenie, w którym operacje mieszania i zagęszczania są rozdzielone. W urządzeniu tym, kąt nachylenia łopatek mieszadła jest nastawiany i tak dobierany, aby powodować ścinanie i rozluźnianie materiału. Łopatki mogą być dodatkowo zaopatrzone w służące do tego celu elementy udarowe. Zagęszczenie materiału uzyskuje się za pomocą wbudowanego do zbiornika i okresowo uruchamianego urządzenia zgniatającego, które ugniatając materiał zgromadzony na dnie zbiornika powoduje jednocześnie jego zagęszczenie.

Wadą tego urządzenia jest szybkie zużywanie się rolek zgniatających, wskutek czego nie jest możliwe uzyskanie w kolejnych operacjach takiego samego stopnia zagęszczenia materiału.

Znane są również urządzenia, w których zagęszczanie materiału następuje na skutek podciśnienia wywołanego w rejonie dna zbiornika, umożliwiające uzyskanie znacznie większego stopnia zagęszczenia materiału. Jednak służące do tego celu mieszarki muszą być wyposażone w pompę próżniową, co odpowiednio podnosi koszt urządzenia i koszt przeróbki.

Żądany stopień zagęszczenia można uzyskać także przez pozostawienie materiału po wymieszaniu jego składników, w bezruchu, jednak powoduje to znaczne wydłużenie czasu przeróbki oraz ogranicza możliwości wykorzystania mieszarki.

Z polskiego opisu patentowego nr PL 136 852 znany jest mieszalnik wyposażony w blok napędowy zamocowany na wysięgniku, przesuwny wraz z wałem i łopatami

177 265 mieszającymi wzdłuż osi zbiornika, a ponadto zaopatrzony w obrotową i pionowo przesuwną łopatę kierującą. Łopaty mieszające są obrotowo osadzone na gwintowanych sworzniach oraz są zaopatrzone w wymienne nakładki, mocowane śrubami przechodzącymi przez podłużne otwory regulacyjne. Urządzenie to, tak jak poprzednio omówione nie umożliwia jednak przeprowadzenia równocześnie operacji mieszania i zagęszczania materiału. Jak z powyższego wynika, wszystkie te znane sposoby przeróbki materiałów, zawierających kilka składników, za pomocą omówionych, urządzeń, nie dają zadawalających rezultatów.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu i urządzenia umożliwiającego jednoczesne przeprowadzenie operacji mieszania, zagęszczania, rozdrabniania, plastyfikowania lub tym podobnych.

Sposób przeróbki materiałów zawierających składniki ciekłe i stałe, polegający na ich mieszaniu, zagęszczaniu, aglomerowaniu, rozdrabnianiu, na skutek ruchu składników wywoływanego za pomocą mieszadła w przestrzeni ograniczonej osiowo i promieniowo, na przykład w zbiorniku, polega na tym, że warstwom materiału leżących w różnych płaszczyznach prostopadłych do osi mieszadła, nadaje się różne prędkości co do wielkości i kierunku. Wielkości i kierunki prędkości nadawane poszczególnym warstwom materiału zmieniają się w trakcie procesu przeróbczego według określonego programu. Wielkości i kierunki prędkości poszczególnych warstw materiału określa się we wstępnej fazie procesu przeróbczego w zależności od właściwości składników i rodzaju operacji przeróbczej. W trakcie procesu przeróbczego materiał przerabiany poddaje się dodatkowo ochładzaniu, nawilżaniu ewentualnie lub ogrzewaniu.

Sposób według wynalazku umożliwia, w początkowej fazie operacji, na skutek zmian prędkości w kierunku osiowym mieszadła, osiągnięcie zadawalającego stopnia wymieszania składników. Możliwe jest również nadanie warstwom materiału znajdującym się w tej samej płaszczyźnie różnej co do kierunku i wartości prędkości. Pozwala to na przeprowadzenie równocześnie operacji mieszania i zagęszczania.

Urządzenie do przeróbki materiałów zawierających składniki stałe i ciekłe, wyposażone w zbiornik oraz w umieszczone w nim przesuwnie mieszadło o osi równoległej do osi zbiornika, zaopatrzone w zespół' łopatek o nastawianym pochyleniu wokół swej osi prostopadłej do osi wału mieszadła i przymocowanych do tego wału, charakteryzuje się tym, że jego mieszadło jest wyposażone w mechanizm sterujący pochyleniem łopatek zamocowanych obrotowo w jednakowych odległościach wzdłuż osi tego wału, przy czym osie obrotu kolejnych łopatek są względem siebie wzajemnie prostopadłe, złożony z kół zębatych osadzonych na czopach tych łopatek, zazębiających się z przesuwną osiowo zębatką połączoną obrotowo w górnej swej części z łożyskiem, zamocowanym przegubowo do dźwigni, zaopatrzonej na końcach w przegubowe łączniki, z których jeden jest połączony z obudową zespołu napędu mieszadła, natomiast drugi łącznik na przeciwnym końcu dźwigni jest połączony z podnośnikiem, przy czym wał mieszadła jest połączony sztywno z wałem napędowym.

Urządzenie jest wyposażone dodatkowo w łopatki zamocowane nieruchomo do wału mieszadła. Wał mieszadła jest zaopatrzony w osiowy otwór współosiowy z otworem wału napędowego, w którym osadzona jest przesuwna osiowo zębatka. W osiowym otworze wału mieszadła i we współosiowym z nim otworze wału napędowego jest osadzonych kilka przesuwnych osiowo zębatek. Wał mieszadła jest zaopatrzony w prostopadłe do jego osi otwory rozmieszczone symetrycznie względem tej osi w jednakowych odległościach, które to otwory stanowią panewki czopów łopatek. Czopy te są zaopatrzone w przelotowe otwory, współosiowe z promieniowymi otworami wału do osadzania elementów mocujących czopy z łopatkami. Wał mieszadła jest zaopatrzony w obustronne, symetryczne płaskie ścięcia, stanowiące powierzchnie oporowe dla zderzaków i śrub łączących czopy łopatek z tym wałem. Zbiornik, w którym jest umieszczone mieszadło, jest osadzony na podstawie za 'pośrednictwem łożyska wieńcowego i jest wyposażony w układ napędowy do obracania zbiornika, złożony z wieńca zębatego zamocowanego na zewnętrznej powierzchni zbiornika oraz przekładni zębatej przenoszącej napęd od silnika. Urządzenie jest wyposażone w układ

177 265 sterowania przeznaczony do regulacji parametrów procesu będący układem programowanym, do wejścia którego jest dołączony przyrząd pomiarowy parametrów procesu.

Urządzenie według wynalazku pozwala na równoczesne przeprowadzenie operacji mieszania, aglomerowania, spulchniania, zagęszczania oraz ugniatania z dużą wydajnością, dzięki temu, że mieszadło nadaje warstwie materiału prędkość przynajmniej w dwóch kierunkach o różnych wielkościach. W początkowej fazie procesu przez zmianę prędkości osiowej osiąga się dokładne wymieszanie składników. Przyspieszenie w jednym z kierunków może mieć wartość równą zeru, natomiast wartość przyspieszenia w drugim kierunku może być różna od zera, dzięki czemu w jednym przebiegu można uzyskać dokładne wymieszanie składników i zagęszczenie mieszanki. Taki złożony proces przeróbczy jest umożliwiony dzięki wyposażeniu urządzenia w układ łopatek, które nadają poszczególnym warstwom materiału stykającego się z nimi przyspieszenia o zmiennej wielkości, wskutek osobnego pochylania poszczególnych łopatek.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie według wynalazku, w przekroju podłużnym, fig. 2 dolną część mieszadła, w przekroju podłużnym, fig. 3 - mieszadło, w przekroju wzdłuż linii A-B oznaczonej na fig. 2, fig. 4 - schemat mieszadła z łopatkami pochylonymi pod kątem równym zeru w stosunku do płaszczyzny prostopadłej do osi mieszadła, schematycznie, fig. 5 - schemat mieszadła z pochylonymi łopatkami, nadającymi warstwie materiału przyspieszenie skierowane do dołu, fig. 6 - schemat pochylenia łopatek nadających warstwie materiału przyspieszenie skierowane ku górze, fig. 7 - schemat mieszadła o różnym kącie pochylenia łopatek służący do spulchniania materiału, fig. 8 - schemat mieszadła o różnym kącie pochylenia łopatek służący do zagęszczania materiału, fig. 9 - zębatkę mieszadła współpracującą z kołami zębatymi osadzonymi na czopach łopatek, a fig. 10 - zbiornik urządzenia z mieszadłem.

Urządzenie według wynalazku jest wyposażone w mieszadło zaopatrzone w wał 10, do którego przymocowane są obrotowo wokół osi 22 łopatki 20. Osie obrotu 22 są prostopadłe do osi wału 10. Łopatki 22 są przymocowane do wału 10 parami w płaszczyznach prostopadłych do osi wału, w równych odległościach wzdłuż tej osi. W swej górnej części wał 10 mieszadła jest sztywno połączony z wałem napędowym 30, ułożyskowanym w korpusie 33 mieszadła za pomocą łożysk 32. Na wale napędowym 30 jest posadzone koło pasowe 31. Pomiędzy wałem napędowym 30 i korpusem 33 są umieszczone uszczelki 34, zabezpieczające łożyska 32 przed zanieczyszczeniem. Wał napędowy 30 jest zaopatrzony w przelotowy otwór 35, współosiowy z otworem 13 wału 10. W otworach tych jest osadzona przesuwna osiowo zębatka 40. Górna część zębatki 40 jest zamocowana obrotowo do łożyska 42, połączonego przegubowo z dźwignią 41. Dźwignia ta na swych zakończeniach jest zaopatrzona w przegubowe łączniki 43. Jeden z tych łączników jest połączony przegubowo z obudową 50 zespołu napędowego, zaś łącznik umieszczony na przeciwnym końcu dźwigni 41 - z podnośnikiem 44.

Łopatki 20 są zaopatrzone w czopy 23 osadzone z otworach 11 wału 10 stanowiące panewki czopów 23 łopatek 20 o osiach prostopadłych do osi tego wału. Otwory 11 są umieszczone symetrycznie w jednakowych odległościach A od tej osi. Łopatki 20 są zaopatrzone w zderzaki 24 osadzone na czopach 23 i stykające się z płaskimi powierzchniami oporowymi 12 wału 10 mieszadła. Czop 23 łopatki 20 ma przelotowy otwór 25 (fig. 3) przeznaczony do osadzania w nim śruby 26 mocującej łopatkę 20 do wału 10. W tym celu łopatka 20 jest zaopatrzona w gwintowany otwór 27. Na czopie 23 łopatki 20 osadzone jest koło zębate 29 zazębiające się z zębatką 40. Ponieważ przeciwległe względem siebie łopatki 20 usytuowane promieniowo w tej samej płaszczyźnie prostopadłej do osi wału 10 są wzajemnie równoległe, możliwa jest jednoczesna zmiana kąta pochylenia obu tych łopatek. W rowkach 28 wykonanych w otworze 25 wału 10 osadzone są pierścienie uszczelniające. Pochylenie łopatek 20 dokonuje się poprzez osiowe przesuwanie zębatki 40 za pomocą dźwigni 41.

Urządzenie według wynalazku umożliwia osadzenie w otworach 13 i 35 kilku współosiowych zębatek, w celu niezależnego pochylania poszczególnych par łopatek 20 pod

177 265 różnymi kątami. W przypadku pochylenia łopatek 20 pod kątem o wartości zero względem płaszczyzny prostopadłej do osi mieszadła (fig. 4), warstwy przerabianego materiału stykające się z mieszadłem uzyskują przyspieszenie w kierunku prostopadłym do osi wału 10. Następuje wtedy ścinanie lub mieszanie składników materiału. W trakcie trwania procesu możliwa jest zmiana pochylenia łopatek 20 (fig. 5) za pomocą zębatki 40, wskutek czego materiał przerabiany przesuwany jest do dołu i jest zagęszczany. W ten sposób, poprzez zmianę pochylenia łopatek 20, w trakcie przebiegu operacji można za pomocą jednego mieszadła uzyskać jednocześnie wymieszanie składników i zagęszczenie materiału.

Pochylenie łopatek 20 przedstawione na fig. 6 powoduje nadanie warstwie materiału przyspieszenia osiowego skierowanego ku górze. Następuje wówczas spulchnienie przerabianego materiału. Przy pochyleniu łopatek 20 przedstawionym na fig. 7, w dolnym rejonie mieszadła uzyskuje się spulchnianie materiału, a w rejonie górnym, wskutek przeciwnego pochylenia łopatek - materiał zostaje zagęszczony. W tym przypadku można również uzyskać cyrkulację materiału wspomagającą jego wymieszanie. Pochylenie łopatek 20 przedstawione na fig. 8 umożliwia w górnym obszarze mieszadła ścinanie materiału, a następnie dzięki odpowiedniemu pochyleniu łopatek przesunięcie go do dołu w celu zagęszczenia. Przy takim pochyleniu łopatek możliwa jest ciągła praca urządzenia.

Na fig. 9 przedstawiona jest zębatka 40 zaopatrzona w uzębienie 45 współpracujące z kołami zębatymi 29 łopatek 20. Rozwiązanie takie pozwala na ograniczenia kąta pochylenia na przykład do zakresu -45°C do +45°C.

Na fig. 10 przedstawione jest urządzenie wyposażone w zbiornik 100, zaopatrzony w otwór wlotowy 101 i otwór wylotowy 103, zamykany zasuwą 102. W zbiorniku 100 jest umieszczone mieszadło 104, napędzane za pomocą silnika 106 za pośrednictwem przekładni pasowej 107. Zbiornik 100 jest wyposażony na swej zewnętrznej powierzchni w wieniec zębaty 111 napędzany przez silnik 109 za pośrednictwem przekładni zębatej 110. Zbiornik 100 jest podparty za pomocą wieńcowego łożyska wałkowego, a ponadto może być zaopatrzony w urządzenie do jego pochylania. W przypadku pochylenia zbiornika 100, oś mieszadła 104 jest w przybliżeniu równoległa do jego osi.

Składniki mieszaniny dostarcza się do wnętrza zbiornika 100 poprzez otwór wlotowy 101. Wskutek obrotu zbiornika wokół jego osi 112 składniki mieszaniny przemieszczają się w kierunku mieszadła obracającego się wokół swej osi 108 równoległej do osi zbiornika. Po zakończeniu przeróbki, otwiera się zasuwę 102 w otworze wylotowym 103 i przerobiony materiał usuwa się ze zbiornika 100. Mieszadło 104 w zbiorniku 100 może być osadzone przesuwnie w kierunku jego osi pionowej.

Urządzenie jest wyposażone, w niepokazany na rysunku, układ sterowania parametrami procesu, takimi jak temperatura, prędkość obrotu mieszadła, kąt nachylenia zbiornika, kąt nachylenia łopatek i głębokość zanurzenia mieszadła w materiale. W tym celu, na wejściu układu sterowania, który jest układem programowanym, dołączony jest zespół przyrządów pomiarowych mierzących wartości sterowanych parametrów.

Claims (15)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób przeróbki materiałów zawierających składniki ciekłe i stałe, polegający na ich mieszaniu, zagęszczaniu, aglomerowaniu, rozdrabnianiu, na skutek ruchu składników wywoływanego za pomocą mieszadła w przestrzeni ograniczonej osiowo i promieniowo, na przykład z zbiorniku, znamienny tym, że warstwom materiału leżących w różnych płaszczyznach prostopadłych do osi mieszadła, nadaje się różne prędkości co do wielkości i kierunku.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wielkości i kierunki prędkości nadawane poszczególnym warstwom materiału zmieniają się w trakcie procesu przeróbczego według określonego programu.
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że wielkości i kierunki prędkości poszczególnych warstw materiału określa się we wstępnej fazie procesu przeróbczego w zależności od właściwości składników i rodzaju operacji przeróbczej.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w trakcie procesu przeróbczego materiał przerabiany poddaje się dodatkowo ochładzaniu, nawilżaniu ewentualnie ogrzewaniu.
5. 5. Urządzenie do przeróbki materiałów zawierających składniki ciekłe i stałe, wyposażone w zbiornik oraz w umieszczone w nim przesuwnie mieszadło o osi równoległej do osi zbiornika, zaopatrzone w zespół łopatek, o nastawianym pochyleniu wokół swej osi prostopadłej do osi wału mieszadła i przymocowanych do tego wału, znamienne tym, że jego mieszadło jest wyposażone w mechanizm sterujący pochyleniem łopatek (20) zamocowanych obrotowo w jednakowych odległościach wzdłuż osi tego wału, przy czym osie obrotu kolejnych łopatek (20) są względem siebie wzajemnie prostopadłe, złożony z kół zębatych (29) osadzonych na czopach (23) tych łopatek (20), zazębiających się z przesuwną osiowo zębatką (40) połączoną obrotowo w górnej swej części z łożyskiem (42) zamocowanym przegubowo do dźwigni (41), zaopatrzonej na końcach w przegubowe łączniki (43), z których jeden jest połączony z obudową (50) zespołu napędu mieszadła, natomiast drugi łącznik (43) na przeciwnym końcu dźwigni (41) jest połączony z podnośnikiem (44), przy czym wał (10) mieszadła jest połączony sztywno z wałem napędowym (30).
6. 6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że jest wyposażone dodatkowo w łopatki (20) zamocowane nieruchomo do wału (10) mieszadła.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że wał (10) mieszadła jest zaopatrzony w osiowy otwór (13), współosiowy z otworem (35) wału napędowego (30), w których to otworach jest osadzona przesuwna osiowo zębatka (40).
8. 8. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że w osiowym otworze (13) wału (10) i we współosiowym z nim otworze (35) wału napędowego (30) jest osadzonych kilka zębatek (40).
9. 9. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że wał (10) mieszadła jest zaopatrzony w prostopadłe do jego osi otwory (11) rozmieszczone symetrycznie względem tej osi w jednakowych odległościach (A), które to otwory stanowią panewki czopów (23) łopatek (20).
10. 10. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że czopy (23) są zaopatrzone w przelotowe otwory (25), współosiowe z otworami (11) wału (10) przeznaczone do osadzania elementów (26) łączących czopy (23) z łopatkami (20).
11. 11. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że wał (10) mieszadła jest zaopatrzony w obustronne, symetryczne płaskie ścięcia stanowiące powierzchnie oporowe (12) dla zderzaków (24) i śrub (26) łączących czopy (23) łopatek (20) z tym wałem (10).

    177 265
12. 12. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że zbiornik (100), w którym umieszczone jest mieszadło, jest osadzony na podstawie za pośrednictwem łożyska wieńcowego (113) i jest wyposażony w układ napędowy do obracania zbiornika, złożony z wieńca zębatego (111) zamocowanego na zewnętrznej powierzchni zbiornika oraz przekładni zębatej (110) przenoszącej napęd od silnika (109).
13. 13. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że jest wyposażone w układ sterowania przeznaczony do regulacji parametrów procesu przeróbczego.
14. 14. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że układ sterowania jest układem programowanym.
15. 15. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że do wejścia układu sterowania jest dołączony zespół przyrządów pomiarowych poszczególnych parametrów procesu przeróbczego.