ДИНАМИЧЕСКИЙ СМЕСИТЕЛЬ Российский патент 2016 года по МПК B01F7/00 

Изобретение относится к динамическому смесителю.

Из WO 2007/041878 А1 известен 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. Целью является создание возможно большей поверхности разделения фаз между компонентами, посредством образования за счет разделения и перемещения протекающих компонентов множества и возможно более тонких слоев, с целью обеспечения смесительного действия. Это смесительное действие создавалось до этого с помощью смесительных элементов, с помощью которых, вследствие движения роторного элемента поперек основного направления потока, потоки разделяются и часть наполнительной массы многократно вытесняется против основного направления потока, для того чтобы приходящая наполнительная масса заходила 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 приходится 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 выпускных устройств, 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.

В WO 2005/082549 А2 показан динамический смеситель, который имеет смесительные элементы, которые расположены вдоль ступицы ротора и выступают в смесительное пространство. Смесительные элементы имеют треугольное, прямоугольное или трапециевидное поперечное сечение. Вершина треугольника или более короткая из обеих параллельных сторон трапеции направлена против потока. Так же как уже в WO 2007/041878 А1, в частности, при смесительных элементах с треугольным или трапециевидным поперечным сечением, часть наполнительной массы многократно выдавливается против основного направления потока, т.е. в направлении входа смесителя, для того чтобы приходящая наполнительная масса проходила за смесительный элемент и тем самым достигалось перемещение и образование слоев компонентов в наполнительной массе, что приводит к тем же недостаткам, которые указаны выше применительно к WO 2007/041878 А1.

В DE 102 42 100 А1 показан смеситель в виде мешалки, который имеет установленную с возможностью вращения вокруг средней оси мешалку. Мешалка выполнена в виде мешалки с наклонными лопатками. Направление вращения мешалки выбрано так, что мешалка осуществляет транспортировку в осевом направлении к выходу смеси, так что возникает эффект нагнетания, что приводит к возможности уменьшения или удерживания постоянным давления в смесительной камере с увеличением скорости вращения мешалки. Хотя в этом смесителе в виде мешалки достигается улучшенная транспортировка, а также меньшая потеря давления, однако это сопровождается уменьшением смесительного действия относительно отдельного смесительного элемента в виде наклонной лопатки. По этой причине увеличивается длина смесителя, так что это решение противоречит поставленной задаче создания смесителя возможно меньшей конструктивной длины.

В WO 98/43727 А1 показан динамический смеситель со смесительными элементами, которые имеют ромбовидное (или цилиндрическое) поперечное сечение. Между ступицей ротора и корпусом смесителя образован смесительный канал, диаметр которого уменьшается в направлении выпускной стороны смесителя. За счет этого достигается ускорение осевого движения наполнительной массы, т.е. наполнительная масса проходит через смеситель быстрее, однако качество смешивания повышается лишь с помощью дополнительных мер, а именно за счет расположения смесительных крыльчатых элементов в различных направлениях в различных осевых зонах вала смесителя, что снова приводит к повышенной потере давления. Аналогичное решение показано также в DE 199 47 331 А1 на фиг. 6, 7, с тем существенным отличием, что корпус смесителя установлен с возможностью вращения относительно неподвижной ступицы вала. Для достижения с помощью этого решения достаточного перемешивания более вязких масс, смесительные крыльчатые элементы расположены в большем количестве плоскостей, что приводит к большей конструктивной длине смесителя.

В DE 101 12 904 А1 показан динамический смеситель, который имеет замедлительную камеру, так что компоненты с большей объемной долей входят в смесительную камеру с замедлением относительно компонентов с небольшой объемной долей. За счет этого обеспечивается, что оба компонента перемешиваются с самого начала, так что в целом может быть уменьшена длина смесителя. Однако следует следить за тем, чтобы не образовывались мертвые зоны. Крыльчатые элементы не должны иметь транспортирующего действия. Поэтому в зоне смесительной камеры, которая содержит крыльчатые элементы, не достигается улучшения качества смешивания по сравнению с WO 2007/041878 А1.

В DE 10 2007 059 078 А1 показан динамический смеситель, который имеет трапециевидные крыльчатые элементы и перфорированные пластины в качестве промежуточных элементов. Система служит для замедления вращения сред в смесителе, что может быть недостатком для быстро затвердевающих компонентов смеси. Любое транспортировочное действие при такой системе не желательно, поскольку целью является противоположный эффект.

В US 2009/0034357 А1 показан динамический смеситель с отклоняющим элементом, который расположен на обращенном к стороне выхода конце ступицы ротора. Смесительные элементы в US 2009/0034357 А1 по существу соответствуют DE 101 12 904 А1. Таким образом, этот документ показывает, что смесительное действие крыльчатых элементов следует рассматривать как не удовлетворительное и поэтому необходимо предусматривать дополнительный элемент, а именно отклоняющий элемент, с целью повышения качества смешивания. В качестве альтернативного решения для этого на выходном конце смесителя может быть предусмотрен статический смеситель, как показано в US 2009/0207685 А1. Крыльчатые элементы с трапециевидным поперечным сечением уже показаны в WO 2005/082549 А2.

Согласно ЕР 099 470 А1, установленные неподвижно на корпусе смесителя скребковые элементы предусмотрены между расположенными с возможностью вращения на ступице ротора крыльчатыми элементами. Эти скребковые элементы не имеют транспортирующего действия, а служат для улучшения перемешивания.

В DE 199 47 331 показан динамический смеситель с опорой ступицы ротора в выходе смесителя. За счет того что ступица ротора установлена в выходе смесителя, она имеет канал для выпуска смеси. Крыльчатые элементы, по-видимому, не имеют какого-либо транспортирующего действия, поскольку в столбце 3, в строке 48 указано, что поршни выдавливают массу наружу. Эти поршни относятся, вероятно, к толкателю выпускного устройства, с помощью которого выдавливается содержимое патрона.

Поэтому задачей изобретения является создание для трудных задач смешивания смесителя, который имеет короткую конструктивную длину и минимально возможный расход энергии для ротора, а также небольшую потерю давления в смесителе. Смесители могут производиться большими партиями, с помощью небольших смесителей можно экономить материал для смесителя, компоненты, 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. Смесительный элемент имеет крыльчатый элемент, который выполнен в качестве направляющего элемента для транспортировки компонентов от входного отверстия к выходному отверстию. Крыльчатый элемент является направляющим элементом и имеет направляющую поверхность, которая имеет вогнутую кривизну относительно выходного отверстия и на стороне набегания потока дальше удалена от выходного отверстия, чем на стороне сбегания потока.

Согласно одному примеру выполнения, крыльчатый элемент перекрывает не больше 50% проходящей через промежуточное пространство плоскости, которая содержит крыльчатый элемент и ориентирована перпендикулярно оси динамического смесителя. Несколько крыльчатых элементов могут быть расположены по меньшей мере в двух параллельных плоскостях по существу перпендикулярно оси динамического смесителя.

Согласно одному примеру выполнения, 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 корпусом ограничением основной камеры. При этом кратчайшее расстояние является расстоянием между ограничением основной камеры в корпусе и крыльчатым элементом в направлении продольной оси динамического смесителя.

Согласно одному примеру выполнения, крыльчатый элемент имеет по существу имеющую форму трапеции поверхность поперечного сечения. В частности, крыльчатые элементы могут иметь на стороне набегания потока подпорную поверхность, при этом плоскость подпорной поверхности расположена параллельно оси роторного элемента или под углом к ней, так что подпорная поверхность направлена к выходному отверстию.

Крыльчатые элементы динамического смесителя могут быть расположены, в частности, парами относительно друг друга. При этом попарное расположение означает, что каждые два крыльчатых элемента расположены в одной плоскости, которая проходит перпендикулярно оси ротора. В частности, крыльчатые элементы при парном расположении могут быть расположены противоположно друг другу. Это означает, что первый крыльчатый элемент может быть расположен со смещением на 180° относительно второго крыльчатого элемента одной пары крыльчатых элементов. В соседних парах крыльчатых элементов крыльчатый элемент первой пары крыльчатых элементов сдвинут ко второй паре крыльчатых элементов в направлении выхода или противоположно направлению выхода вдоль оси ротора, а также повернут на угол. В частности, геометрическое расположение двух соседних пар крыльчатых элементов таково, что первая пара крыльчатых элементов может быть посредством осевого сдвига вдоль оси ротора и последующего поворота на 90° вокруг оси ротора переведена во вторую пару крыльчатых элементов.

Соседние пары крыльчатых элементов могут иметь различную геометрическую конфигурацию. В частности, соседние пары крыльчатых элементов могут иметь геометрическую конфигурацию, которая попеременно является транспортирующей или не транспортирующей. При этом под «транспортирующей», в частности, понимается, что наклон и кривизна по меньшей мере одной направляющей поверхности крыльчатого элемента способствуют продвижению лежащей над ней наполнительной массы и смешиванию.

Согласно одному примеру выполнения, корпус динамического смесителя имеет первую часть корпуса и вторую часть корпуса, при этом первая часть корпуса содержит входные отверстия, а вторая часть корпуса содержит выходное отверстие. Согласно одному примеру выполнения, роторный элемент установлен в первой части корпуса.

Согласно одному примеру выполнения, крыльчатый элемент имеет расположенную на стороне набегания потока подпорную поверхность, расположенную на стороне сбегания потока концевую поверхность, проходящую между расположенной на стороне набегания потока подпорной поверхностью и расположенной на стороне сбегания потока концевой поверхностью боковую поверхность, нижнюю поверхность, которая обращена к входным отверстиям, а также верхнюю поверхность, которая обращена к выходному отверстию.

В частности, боковая поверхность может иметь обращенную к входным отверстиям нижнюю кромку, которая имеет непрерывную кривизну. Радиус кривизны нижней кромки увеличивается, согласно одному примеру выполнения, от расположенной на стороне набегания потока подпорной поверхности к расположенной на стороне сбегания потока концевой поверхности. В качестве альтернативного решения или дополнительно, нижняя кромка может иметь S-образное прохождение. В частности, радиус кривизны нижней кромки от расположенной на стороне набегания потока подпорной поверхности к расположенной на стороне сбегания потока концевой поверхности может быть постоянным на некоторых участках. В качестве альтернативного решения или дополнительно, боковая поверхность может иметь обращенную к выходному отверстию верхнюю кромку, которая имеет непрерывную кривизну. Ход кривизны верхней кромки может отличаться от хода кривизны нижней кромки.

Кривизна может иметь минимальный радиус кривизны 1 мм и максимальный радиус кривизны 100 мм, предпочтительно максимальный радиус кривизны до 50 мм.

Предпочтительно, смеситель содержит максимально 5 рядов крыльчатых элементов, предпочтительно максимально 4 ряда крыльчатых элементов и особенно предпочтительно максимально 3 ряда крыльчатых элементов, которые расположены на роторном элементе. За счет этого сильно уменьшается конструктивная длина смесителя по сравнению с уровнем техники. В соответствии с этим, достигается не только уменьшение стоимости изготовления, но также уменьшается объем заполнения, так что уменьшается остающаяся в канале смешивания после использования смесителя наполнительная масса. Поэтому с помощью смесителя, согласно одному примеру выполнения, можно уменьшать также долю выбрасываемой наполнительной массы.

Согласно одному примеру выполнения, корпус содержит первую предварительную камеру и основную камеру, при этом входные отверстия входят в первую предварительную камеру, в которой впервые сводятся вместе компоненты. В частности, между первой предварительной камерой и основной камерой может быть предусмотрена вторая предварительная камера. Между первой предварительной камерой и второй предварительной камерой может быть предусмотрено по меньшей мере одно отверстие между роторным элементом и корпусом для прохождения компонентов. Согласно одному примеру выполнения, по меньшей мере в одной из первой и второй предварительных камер может быть расположен смесительный элемент. Компоненты могут направляться во второй предварительной камере радиально в направлении роторного элемента, а также направляться с помощью установленных на стороне корпуса или на роторном элементе смесительных элементов, прежде чем они после отклонения в осевом направлении направляются в основную камеру.

Согласно одному примеру выполнения, первая часть корпуса имеет по меньшей мере у одного из входных отверстий приспособление для прокалывания содержащего компоненты сосуда.

Было установлено, что в противоположность общему мнению уровня техники, достигаются хорошие результаты относительно перемещения и образования слоев также тогда, когда с помощью по меньшей мере отдельных смесительных элементов по меньшей мере вблизи этих смесительных элементов наполнительная масса вытесняется не противоположно, а в направлении основного потока в направлении выходного отверстия и находящаяся за ним вниз по потоку наполнительная масса подтягивается из проходящего медленнее основного потока. Основной поток находится между внутренней стенкой корпуса и роторным элементом. Геометрия смесительных элементов оказывает влияние на прохождение потока по существу лишь локально, однако оказывает влияние на смесительное действие, сопротивление вращению роторного элемента и потерю давления компонентов внутри смесителя. По меньшей мере часть этих смесительных элементов имеет, соответственно, транспортирующее действие, которое снижает сопротивление продавливанию компонентов и уменьшает необходимое усилие для привода ротора. Было также установлено, что для требуемого смесительного действия можно уменьшать время пребывания компонентов в динамическом смесителе и тем самым выполнять динамический смеситель более компактным и с меньшим содержимым.

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 в автономных ручных приборах или в стационарных приборах.

Ниже приводится более подробное пояснение изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг. 1 - разрез динамического смесителя, согласно первому примеру выполнения изобретения;

фиг. 2 - разрез динамического смесителя, согласно второму примеру выполнения изобретения;

фиг. 3 - роторный элемент для динамического смесителя;

фиг. 4 - конец ротора, согласно первому варианту выполнения изобретения;

фиг. 5 - конец ротора, согласно второму варианту выполнения изобретения;

фиг. 6 - конец ротора, согласно третьему варианту выполнения изобретения.

На фиг. 1 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 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 выполненными по существу в виде наружного кольцевого зазора выходными отверстиями 16, 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 имеет вторую предварительную камеру 17 и основную камеру 22. Во вторую предварительную камеру 17 приходят компоненты, которые в первой предварительной камере 21 в первый раз были приведены в контакт друг с другом и предварительно смешаны. Компоненты направляются из второй предварительной камеры 17 в основную камеру 22. Во второй предварительной камере 17 может осуществляться дальнейшее смешивание. Для этого в предварительной камере расположено несколько смесительных элементов 18. Эти смесительные элементы 18 выполнены в виде штифтовых элементов, которые выступают в предварительную камеру. В качестве альтернативного решения, штифтовые элементы могут быть расположены на вращательной поверхности 19 роторного элемента 3 или же, как показано на фиг. 1, 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. За счет этого компоненты относительно тонко смешиваются друг с другом.

Между роторным элементом 3 и внутренней стенкой 6 корпуса предусмотрено кольцеобразное промежуточное пространство, которое образует основную камеру 22, в которой 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 в основную камеру 22. В этой основной камере 22 происходит окончательное смешивание компонентов тем, что компоненты захватываются и перемещаются с помощью крыльчатых элементов. По меньшей мере часть крыльчатых элементов выполнена в виде направляющего элемента для транспортировки компонентов через внутреннее пространство 15 в направлении выходного отверстия 20.

На фиг. 2 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 вращения. 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 внутреннее пространство 115 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. Внутреннее пространство 115 второй части 105 корпуса служит для размещения роторного элемента 103.

Внутреннее пространство 115 имеет вторую предварительную камеру 117 и основную камеру 122. Во вторую предварительную камеру 117 приходят компоненты, которые в первой предварительной камере 121 в первый раз были приведены в контакт друг с другом и предварительно смешаны. Компоненты направляются из второй предварительной камеры 117 в основную камеру 122. Во второй предварительной камере 117 может осуществляться дальнейшее предварительное смешивание. Для этого во второй предварительной камере 117 расположен смесительный элемент 118. Смесительный элемент 118 выполнен в виде крыльчатого элемента, который соединен с роторным элементом 103. Дополнительно на вращательной поверхности 119 роторного элемента 103 могут быть расположены другие крыльчатые элементы 118, что не изображено на фиг. 2. С помощью вращательной поверхности 119 и смесительных элементов 118 на компоненты воздействует силы срезания. За счет этого компоненты дополнительно смешиваются друг с другом.

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 в основную камеру 122. В этой основной камере происходит перемешивание компонентов тем, что компоненты захватываются и перемещаются с помощью крыльчатых элементов. По меньшей мере часть крыльчатых элементов выполнена в виде направляющего элемента для транспортировки компонентов через внутреннее пространство 115 в направлении выходного отверстия 120. В частности, крыльчатые элементы могут быть выполнены в соответствии с каждым из показанных на фиг. 5, 6 вариантов выполнения.

Соседние, расположенные друг за другом относительно оси 108 вращения 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. 3 показан роторный элемент для использования в динамическом смесителе, согласно одному из предыдущих примеров выполнения. Роторный элемент соответствует показанному на фиг. 2 роторному элементу 102, 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. 2 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 корончатый элемент 136, который содержит выходные отверстия 130, 131. Через эти выходные отверстия 130, 131 выходят подаваемые из входных каналов 110, 111 (см. фиг. 2) в первую предварительную камеру 121 компоненты во вторую предварительную камеру 117. Корончатый элемент 136 представляет ограничение первой предварительной камеры 121. На корончатом элементе 136 установлены направляющие элементы, которые выступают в первую предварительную камеру 121. Установленные на корончатом элементе 136 наружные направляющие элементы срезают выходящие из выходных отверстий входных каналов 110, 111 компоненты, направляют их в пространство первой предварительной камеры 121, вызывают первичное приведение в контакт компонентов и обеспечивают удерживание постоянным соотношения смешивания. Лежащие дальше внутрь направляющие элементы обеспечивают первое предварительное смешивание. Вторым ограничением второй предварительной камеры 117 является вращательная поверхность 119, которая установлена по потоку после корончатого элемента 136 на ступице 135 ротора. В окружном направлении предварительная камера 117 ограничена второй частью 105 корпуса (см. фиг. 2).

Компоненты предварительно смешиваются с помощью смесительного элемента 118, который расположен в предварительной камере на ступице 135 ротора и во всяком случае на вращательной поверхности 119 или расположенном ниже по потоку корончатом элементе 136. Смесительный элемент может быть выполнен в соответствии с одним из показанных на фиг. 5, 6 примеров выполнения.

Для попадания в основную камеру 122 (см. фиг. 2), компоненты обтекают вращательную поверхность 119. Между вращательной поверхностью 119 и внутренней стенкой второй части корпуса остается узкий кольцеобразный зазор или кольцеобразные щелевые сегменты, через которые проходят компоненты и попадают через сформированные на стороне корпуса подающие каналы в основную камеру. Кроме того, по потоку после вращательной поверхности 119 в основной камере расположены крыльчатые элементы 123, 126, 128, которые выполнены в виде направляющих элементов. 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, срезает приходящую из входных отверстий наполнительную массу и направляет в основную камеру. 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.

На фиг. 4 показан конец роторного элемента 3, 103, согласно первому варианту выполнения изобретения, который имеет крыльчатые элементы 23, которые выполнены в качестве направляющих элементов. Направляющий элемент, согласно этому примеру выполнения, имеет первую направляющую поверхность 24, которая ориентирована в направлении второй предварительной камеры 17, и вторую направляющую поверхность 25, которая ориентирована в направлении выходного отверстия 20. Вторая направляющая поверхность 25 проходит по существу параллельно перпендикулярной к оси 8 ротора плоскости, в то время как вторая направляющая поверхность выполнена так, что площадь поперечного сечения направляющего элемента увеличивается в направлении вращения. Предпочтительно, передняя поверхность 26 крыльчатого элемента отклонена от плоскости поворотной оси так, что она направлена к выходному отверстию 20.

На фиг. 5 показан конец роторного элемента 3, 103, согласно второму варианту выполнения изобретения, который имеет крыльчатые элементы 23 различной конструкции. Крыльчатый элемент 33 имеет первую направляющую поверхность 34, которая ориентирована в направлении второй предварительной камеры 17, 117, и вторую направляющую поверхность 35, которая ориентирована в направлении выходного отверстия 20, 120. Вторая направляющая поверхность 35 имеет выпуклую кривизну. Нормальное расстояние между первой направляющей поверхностью и второй направляющей поверхностью увеличивается в направлении вращения. В частности, задний конец первой и второй направляющей поверхности может быть выполнен в виде кромки 36. Противоположно кромке 36 находится предпочтительно наклоненная относительно оси вращения передняя поверхность, на которой приходящая на направляющий элемент наполнительная масса разделяется и выталкивается в направлении выходного отверстия 20, 120. Наклон и кривизна направляющей поверхности 35 способствует перетеканию лежащей над ней наполнительной массы и тем самым улучшает смешивание.

Крыльчатый элемент 43 имеет первую направляющую поверхность 44, которая ориентирована в направлении второй предварительной камеры 17, 117, и вторую направляющую поверхность 45, которая ориентирована в направлении выходного отверстия 20, 120. Вторая направляющая поверхность 45 имеет кривизну. Нормальное расстояние между первой направляющей поверхностью 44 и второй направляющей поверхностью 45 может увеличиваться, уменьшаться или оставаться неизменным в направлении вращения. Передние концы первой и второй направляющей поверхности 44, 45 расположены на расстоянии друг от друга. За счет этого образована подпорная поверхность 46, которая отклоняет и разделяет состоящую из компонентов наполнительную массу. Доля наполнительной массы, которая направляется по второй направляющей поверхности 45, транспортируется за счет кривизны в направлении выходного отверстия 20, 120. Первая направляющая поверхность 44 также может иметь кривизну. В частности, кривизна первой и второй направляющей поверхности 44, 45 может быть аналогичной.

В частности, как показано на фиг. 6, может быть предусмотрен крыльчатый элемент 53, который имеет ориентацию в направлении выходного отверстия 20, 120. То есть первая направляющая поверхность 54 имеет выпуклую кривизну. Вторая направляющая поверхность 55 имеет относительно выходного отверстия вогнутую поверхность. Геометрическое выполнение крыльчатого элемента может быть аналогичным крыльчатому элементу 43. В частности, роторный элемент может состоять лишь из крыльчатых элементов 53.

Предпочтительно, согласно каждому из примеров выполнения, на окружности роторного элемента расположено несколько крыльчатых элементов. В частности, несколько крыльчатых элементов может быть расположено друг за другом в направлении оси роторного элемента. С точки зрения технологии изготовления, предпочтительно, когда лежащие диаметрально противоположно крыльчатые элементы являются однотипными. Предпочтительно, расположенные друг за другом крыльчатые элементы не все являются однотипными.

Динамический смеситель для нескольких текучих компонентов 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. При этом смесительный элемент имеет крыльчатый элемент, который выполнен в качестве направляющего элемента для транспортировки компонентов от входного отверстия к выходному отверстию, причем крыльчатый элемент имеет направляющую поверхность, которая имеет вогнутую кривизну относительно выходного отверстия и на стороне набегания потока дальше удалена от выходного отверстия, чем на стороне сбегания потока. Корпус имеет первую предварительную камеру и основную камеру, между которыми предусмотрена вторая предварительная камера, и причем текучие компоненты впервые сводятся в первой предварительной камере. Изобретение обеспечивает создание смесителя с короткой конструктивной длиной и минимально возможным расходом энергии для ротора. 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Динамический смеситель (100) для нескольких текучих компонентов, содержащий корпус (102) и роторный элемент (103), который расположен с возможностью вращения в корпусе, при этом корпус имеет входное отверстие (112, 113) по меньшей мере для каждого компонента и по меньшей мере одно выходное отверстие (120), при этом между роторным элементом (103) и корпусом (102) предусмотрено кольцеобразное промежуточное пространство, в котором расположен соединенный с роторным элементом (103) смесительный элемент (107), при этом смесительный элемент имеет крыльчатый элемент (43, 53, 123), который выполнен в качестве направляющего элемента для транспортировки компонентов от входного отверстия (112, 113) к выходному отверстию (120), причем крыльчатый элемент (43, 53, 123) имеет направляющую поверхность (45, 55), которая имеет вогнутую кривизну относительно выходного отверстия (120) и на стороне набегания потока дальше удалена от выходного отверстия (120), чем на стороне сбегания потока, причем корпус (102) имеет первую предварительную камеру (121) и основную камеру, между которыми предусмотрена вторая предварительная камера (117), и причем текучие компоненты впервые сводятся в первой предварительной камере.

2. Динамический смеситель по п. 1, в котором крыльчатый элемент перекрывает не больше 50% проходящей через промежуточное пространство плоскости, которая содержит крыльчатый элемент и ориентирована перпендикулярно оси динамического смесителя.

3. Динамический смеситель по п. 1 или 2, в котором несколько крыльчатых элементов расположены в несколько рядов по существу перпендикулярно оси динамического смесителя.

4. Динамический смеситель по п. 3, в котором первый крыльчатый элемент и второй крыльчатый элемент по потоку после первого крыльчатого элемента расположены в основной камере (122), при этом кратчайшее расстояние между первым крыльчатым элементом и вторым крыльчатым элементом составляет по меньшей мере одну треть расстояния между роторным элементом (103) и заданным корпусом (102) ограничением основной камеры (122), при этом расстояние измеряется в направлении оси динамического смесителя.

5. Динамический смеситель по п. 3, в котором крыльчатые элементы (43, 53, 123) имеют на стороне набегания потока подпорную поверхность (46, 56), при этом плоскость подпорной поверхности расположена параллельно оси роторного элемента (103) или под углом к ней так, что подпорная поверхность ориентирована в направлении выходного отверстия (120).

6. Динамический смеситель по п. 1 или 2, в котором корпус динамического смесителя имеет первую часть (104) корпуса и вторую часть (105) корпуса, при этом первая часть корпуса содержит впускные отверстия (112, 113), а вторая часть корпуса содержит выходное отверстие (120).

7. Динамический смеситель по п. 5, в котором крыльчатый элемент имеет расположенную на стороне набегания потока подпорную поверхность, расположенную на стороне сбегания потока концевую поверхность, проходящую на внешней периферии между расположенной на стороне набегания потока подпорной поверхностью и расположенной на стороне сбегания потока концевой поверхностью боковую поверхность, нижнюю поверхность, которая обращена к входным отверстиям, а также верхнюю поверхность, которая обращена к выходному отверстию.

8. Динамический смеситель по п. 7, в котором боковая поверхность имеет обращенную к входным отверстиям нижнюю кромку, которая имеет непрерывную кривизну.

9. Динамический смеситель по п. 8, в котором радиус кривизны нижней кромки увеличивается от расположенной на стороне набегания потока подпорной поверхности к расположенной на стороне сбегания потока концевой поверхности.

10. Динамический смеситель по п. 8 или 9, в котором нижняя кромка имеет S-образное прохождение.

11. Динамический смеситель по п. 8, в котором радиус кривизны нижней кромки от расположенной на стороне набегания потока стороны к расположенной на стороне сбегания потока стороне является постоянным на некоторых участках.

12. Динамический смеситель по п. 7, в котором боковая поверхность имеет обращенную к выходному отверстию верхнюю кромку, которая имеет непрерывную кривизну.

13. Динамический смеситель по п. 7, в котором ход кривизны верхней кромки отличается от хода кривизны нижней кромки.

14. Динамический смеситель по п. 8, в котором кривизна имеет минимальный радиус кривизны 1 мм и максимальный радиус кривизны 100 мм.

15. Динамический смеситель по п. 1 или 2, в котором на роторном элементе расположено максимально 5 рядов крыльчатых элементов, предпочтительно максимально 4 ряда крыльчатых элементов и особенно предпочтительно максимально 3 ряда крыльчатых элементов.