ВИХРЕВОЙ СМЕСИТЕЛЬ Российский патент 2004 года по МПК B01F13/02 

Настоящее изобретение относится к смесителям и, в частности, к смесителям для смешивания по меньшей мере двух сухих порошковых или гранулированных материалов и транспортировки их посредством воздушных эжекторов, расположенных соответствующим образом в корпусе смесителя.

Уровень техники
Как хорошо известно специалистам в области составления композиций и нанесения покрытий, в покрытия, наносимые на поверхность подложки, желательно вводить усиливающий наполнитель, например пробку, стекло и так далее, или металлический порошок, или гранулированные или другие наполнители. Например, в патенте США 5565241, выданном 15 октября 1996 года Матиасу и др. (среди которых соавтор этой заявки), названном "Рабочий орган для конвергентного распыления", описан распылитель для нанесения покрытий на поверхность подложки. Покрытие, наносимое посредством такого распылителя, содержит усиливающий наполнитель (пробку и стекло), введенный в жидкую смолу в конвергентном факеле распыла, образованном этим рабочим органом. В этом способе нанесения покрытий транспортировку стекла и пробки осуществляют посредством воздуха к рабочему органу, где их смешивают с жидкой смолой ниже по технологической цепочке от распылительной насадки рабочего органа. Каждый из усиливающих наполнителей отдельно транспортируют от эдуктора и смешивают перед введением в жидкую смолу. Настоящее изобретение, в частности, относится к смешиванию и в особенности к эффективному, энергичному и долговечному смесителю, который не только смешивает компоненты, но и обеспечивает транспортировку смешанных компонентов через смеситель к следующему устройству, где предполагается их дальнейшая обработка.

Попытки создать эффективные смесители предпринимались и ранее. В частности, в авторском свидетельстве SU 421350 предлагалось для получения качественных однородных целей снабдить смеситель дополнительным цилиндром с прорезями, который при работе крутится, что обеспечивает импульсное (прерывистое) движение и способствует лучшему перемешиванию. В отличие от достаточно сложной конструкции смесителя из SU 421350 в заявляемом изобретении не используются дополнительные вращаемые части, а лучшее перемешивание обеспечивается за счет особого выполнения и расположения отверстий во внутреннем цилиндре для обеспечения вихревого и винтообразного движения воздуха в канале внутреннего цилиндра.

Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является обеспечение усовершенствованного смесителя для смешивания по меньшей мере двух разных сухих порошков.

Для решения поставленной задачи предлагается смеситель для смешивания по меньшей мере двух различных сухих порошковых или гранулированных ингредиентов, содержащий наружный корпус, имеющий прямолинейный сквозной канал, внутренний корпус, расположенный внутри указанного наружного корпуса, имеющий прямолинейный сквозной канал, радиально разнесенный с указанным наружным корпусом с образованием кольцевого канала и имеющий впускное и выпускное отверстия, средство для закрывания концов кольцевого канала для ограничения полости, предназначенной для приема смешивающего воздуха, средство для введения воздуха в указанную полость и средство для введения указанных двух различных ингредиентов во впускное отверстие. Во внутреннем корпусе выполнены отверстия для введения воздуха в указанный прямолинейный канал внутреннего корпуса, причем каждое отверстие выполнено во внутреннем корпусе с возможностью сообщения вихревого движения воздуху, проходящему через него, и указанные отверстия расположены во внутреннем корпусе с возможностью задания винтовой траектории пути воздуха, проходящего из впускного отверстия указанного прямолинейного сквозного канала внутреннего корпуса.

Особенностью настоящего изобретения является возможность обеспечение смесителя, содержащего две концентрические трубки, имеющие впускные и выпускные отверстия, причем внутренняя трубка имеет множество дискретных отверстий, расположенных в целесообразной конфигурации для введения воздуха из отверстий, выполненных во внутренней трубке, с созданием винтовой конфигурации потока для осуществления смешивания двух различных компонентов. Предполагается, что система может быть реализована в одном варианте осуществления, в котором порошковые частицы двух компонентов транспортируются независимо смешивающим воздухом, и в другом варианте осуществления, в котором смешивающий воздух является единственным средством транспортировки смешанных частиц. Хотя в первом варианте осуществления частицы подают к смесителю в потоке, транспортируемом сжатым воздухом, перемешивающий воздух, вводимый через упомянутые отверстия во внутренней трубке, выполняющие роль смесительных отверстий, способствует транспортировке смеси.

Другой особенностью настоящего изобретения является применение смесительных отверстий, которые могут быть расположены в целесообразной конфигурации под пространственными углами (углами в нескольких плоскостях) для сообщения входящему воздуху вихревого движения перед введением его в корпус смесителя и одинаково отстоящими друг от друга по винтовой линии. Предпочтительно, чтобы указанные отверстия находились под углом 30^o относительно горизонтальной оси указанного смесителя.

Вышеуказанные и другие особенности настоящего изобретения станут более очевидными из приводимого ниже описания, сделанного со ссылкой на сопроводительные чертежи.

Краткое описание чертежей
Фиг.1 - вертикальная проекция (с частичным вырезом), иллюстрирующая элементы настоящего изобретения.

Фиг.2 - вид сверху изображения, показанного на фиг.1.

Фиг.3 - сечение, сделанное по линии 3-3, показанной на фиг.1.

Фиг. 4 - частичное увеличенное изображение смесительного отверстия, иллюстрирующее пространственный угол смесительного отверстия, соответствующего настоящему изобретению.

Фиг. 5 - частичное сечение, иллюстрирующее критические размеры смесителя для данного размера смесителя.

Фиг. 6 - другой вариант осуществления аналогичного смесителя, но с одним входом для смешиваемых компонентов.

Приведенные чертежи предназначены только для пояснения и иллюстрации настоящего изобретения, а не для ограничения его объема.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Хотя настоящее изобретение описано для применения с рабочим органом устройства для конвергентного распыления, описанного в патентах США 5565241, 5579998 и 5307992, выданных Холлу и др., имеющих общих соавторов и включенных в эту заявку ссылкой, должно быть очевидно, что настоящее изобретение пригодно для любого случая применения, в котором желательно транспортировать и смешивать по меньшей мере два разных сухих порошковых или гранулированных ингредиента. Как описано в вышеупомянутых патентах, применение смесителя, соответствующего настоящему изобретению, особенно эффективно при конвергентном распылении, когда наполнители вводят в конвергентный факел распыла жидкости, образуемый рабочим органом, перед нанесением на поверхность подложки.

Смеситель, иллюстрируемый на приведенных чертежах и указанный общим ссылочным номером 10, имеет цилиндрический или трубчатый наружный корпус 12, окружающий, концентричный и соосный внутреннему цилиндрическому или трубчатому корпусу 16, имеющему общую с ним осевую линию 14. Внутренний корпус 16 расположен внутри наружного корпуса 12 и радиально разнесен с ним с образованием кольцевого канала. Внутренний корпус 16 имеет прямолинейный сквозной канал и впускное и выпускное отверстия. Наружный корпус 12 также имеет прямолинейный сквозной центральный канал 18 и посажен впускным концом 20 любым пригодным способом на трубку 22, которая раздвоена, образуя две ветви 24 и 26, являющиеся средствами для введения двух различных ингредиентов в указанное впускное отверстие. Аналогичная трубка 28, имеющая ветви 30 и 32, соответственно пригнана на выпускном конце 34 наружного корпуса 12. Как показано на фиг.1, ингредиенты А и В вводят в смеситель 10 и транспортируют с помощью воздуха, причем воздуха в некоторых случаях применения достаточно для транспортировки ингредиентов в и из смесителя к конечному пункту назначения смешанных ингредиентов. В тех случаях применения, где этого транспорта недостаточно, для транспортировки смешанных ингредиентов к конечному пункту назначения используется воздух, применяемый для смешивания, как это описано ниже.

Как лучше всего видно на фиг.1, внутренняя трубка имеет множество отверстий 38, которые имеют критическую конфигурацию и расположены так, чтобы смеситель 10 имел требуемые характеристики смешивания. Как отмечено выше, эти отверстия выполнены под пространственными углами и, как следует из фиг. 3, такой угол в одной плоскости составляет по существу 30 градусов относительно горизонтальной оси, проведенной через осевую линию 14, и включают в себя десять отверстий по периферии корпуса 16, которая имеет по существу 12,75 дюйма (323,9 мм) в длину. Другой пространственный угол показан на фиг. 5, где угол отверстия по существу равен 30^o относительно осевой линии 14. В предпочтительном варианте осуществления первое отверстие из отверстий 38, ближайшее к впускному концу 20, отстоит от него по существу на 2,05 дюйма (52,1 мм), а последнее отверстие из отверстий 38, ближайшее к выпускному концу 34, отстоит от него по существу на 2,50 дюйма (63,5 мм).

Впускной и выпускной концы наружного корпуса 12 закрыты соответствующими вставками 40 и 42 соответственно и являются средствами для закрывания концов упомянутого выше кольцевого канала для ограничения полости 44, которая принимает воздух из средства для введения воздуха в указанную полость, например, впускной трубки 46. Воздух, вводимый в полость 44, подают под давлением к каждому из отверстий 38. Пространственный угол каждого из отверстий 38 выбирают таким, чтобы сообщить входящему воздуху вихревое движение, когда он входит внутрь центральной части корпуса 16. Шаг отверстий 38 по периферии корпуса 16 обеспечивает винтовую траекторию пути воздуха, как показано стрелкой 50, при его прохождении от впускного конца 20 к выходу из смесителя 10. Это позволяет обеспечить эффективный смеситель для двух ингредиентов, которые смешивают в смесителе 10 и транспортируют через трубку 30 к рабочему органу (не показан).

Как очевидно из сказанного выше, для обеспечения требуемого усилия, необходимого для транспортировки смешанных ингредиентов из смесителя к следующему пункту назначения, может быть выбрано соответствующее давление смешивающего воздуха. Например, порошковые ингредиенты могут быть введены через бункеры или другие хорошо известные питатели непосредственно во внутреннюю область смесителя 10, а смешивающий воздух, вводимый через отверстия 38, будет не только обеспечивать смешивание, но также среду для транспортировки смешанных ингредиентов.

На фиг. 6 иллюстрируется другой пример варианта осуществления, где вихревой смеситель 10 идентичен вихревому смесителю, показанному на фиг. 1, за исключением того, что смешанные компоненты выходят в один выпускной канал 56. Как показано стрелкой 50, вихревой смеситель сообщает смешанному потоку винтовое перемещение и направляет поток от входа к выходу. Очевидно, что в тех случаях применения, где компоненты не подают в смеситель с помощью некого средства транспортировки, смеситель сам может использовать источник давления для осуществления этого перемещения.

Хотя настоящее изобретение было и описано со ссылкой на его конкретные варианты осуществления, квалифицированному в этой области техники специалисту будет очевидно, что могут быть сделаны различные изменения без отклонения от сущности и объема заявляемого изобретения.

Вихревой смеситель предназначен для смешивания сухих материалов и имеет две концентричные трубки с впускным и выпускным отверстиями. Наружная трубка закрыта на каждом конце, а внутренняя трубка имеет множество отверстий для сообщения вихревого движения воздуху, входящему во внутреннюю область внутренней смесительной трубки. Отверстия выполнены под пространственными углами во внутренней трубке. Во впускное отверстие трубок вводят сухие порошковые частицы двух разных композиций, предназначенных для смешивания в смесителе, а выпускное отверстие направляет смесь к месту назначения. Воздух, вводимый внутрь наружной трубки, проходит через множество отверстий. Для управления транспортировкой смешанных частиц давление воздуха может регулироваться. Технический результат состоит в смешении и одновременной транспортировке порошковых компонентов. 4 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Смеситель для смешивания, по меньшей мере, двух различных сухих порошковых или гранулированных ингредиентов, содержащий наружный корпус, имеющий прямолинейный сквозной канал, внутренний корпус, расположенный внутри указанного наружного корпуса, имеющий прямолинейный сквозной канал, радиально разнесенный с указанным наружным корпусом с образованием кольцевого канала и имеющий впускное и выпускное отверстия, средство для закрывания концов указанного кольцевого канала для ограничения полости, предназначенной для приема смешивающего воздуха, средство для введения воздуха в указанную полость и средство для введения указанных двух различных ингредиентов в указанное впускное отверстие, причем в указанном внутреннем корпусе выполнены отверстия для введения воздуха в указанный прямолинейный канал указанного внутреннего корпуса, отличающийся тем, что каждое отверстие выполнено во внутреннем корпусе с возможностью сообщения вихревого движения воздуху, проходящему через него, при этом указанные отверстия расположены в указанном внутреннем корпусе с возможностью задания винтовой траектории пути воздуха, проходящего из впускного отверстия указанного прямолинейного сквозного канала указанного внутреннего корпуса.2. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что указанный внутренний корпус является трубкой.3. Смеситель по п.2, отличающийся тем, что указанные отверстия выполнены под углами в нескольких плоскостях.4. Смеситель по п.3, отличающийся тем, что отверстия одинаково отстоят друг от друга по винтовой линии.5. Смеситель по п.3, отличающийся тем, что указанные отверстия находятся под углом 30° относительно горизонтальной оси указанного смесителя.