PL71311B1 - - Google Patents

Description

Uprawniony z patentu: Maschinenfabrik J. S. Petzlioldt, Frankfurt n. Menem (Republika Federalna Niemiec) Urzadzenie do mieszania, homogenizowania i emulgowania Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do mieszania, homogenizowania i emulgowania mieszanin cieczy, jak równiez cieczy i cial stalych, skladajace sie z kilku komór zainstalowanych szeregowow kierunku przeplywu i polaczonych ze soba kanalami wlotowymi i wylotowymi.Znanych jest juz wiele urzadzen do mieszania, homogenizowania i emulgowania osrodków, majacych konsystencje zarówno ciekla, jak i konsystencje podobna do pasty. Do celów emulgowania byly szczególnie rozpowszechnione tak zwane wysokocisnieniowe maszyny homogenizujace. Dzialanie tych urzadzen polega w zasadzie na tym, ze otrzymana w oddzielnym urzadzeniu wstepna dyspersja mieszanych kazdorazowo skladników stalych, poddana zostaje cisnieniu, na przyklad 400 kp/cm2, za pomoca pompy pracujacej wolumetrycznie. Bezposrednio potem dyspersja ta zostaje znowu rozprezona przez kilka malych, szczelinowych przekrojów. Jezeli na przyklad takiemu procesowi zostanie poddana mieszanina wody i oleju, to powstaje w ten sposób mniej lub wiecej trwala emulsja. Przy procesie tym czasteczki tluszczu i wody sa tak dalece zdeformowane, ze dziela sie one na pewna liczbe malych kuleczek. Emulsja jest tym trwalsza, im mniejsze sa te czasteczki i im wezsze jest otrzymane widmo podzialu.Urzadzenia homogenizujace opisanego wyzej rodzaju pracuja z wystarczajacym efektem homogenizacji dopiero przy cisnieniu powyzej 50 kp/cm2. Poniewaz energii zuzytej na otrzymanie koniecznego cisnienia nie mozna z powrotem odzyskac, biezace koszty eksploatacyjne tych urzadzen sa wysokie. Dlatego powstaly inne liczne konstrukcje, które pracuja wedlug róznych sposobów. Homogenizacja odbywa sie przy tym przy cisnieniu ponizej 10 kp/cm2 i odpowiednio dla tego mniejszego cisnienia zapotrzebowanie mocy dla tych urzadzen jest mniejsze. Ale równiez mniejszy jest tu efekt homogenizacji, który przy tych wlasnie konstrukcjach zalezny jest w zasadzie od wielkosci spadku cisnienia.Zadaniem wynalazku jest wiec unikniecie wyzej opisanych niedogodnosci, a zwlaszcza kosztownych i majacych niska sprawnosc srednio lub wysokocisnieniowych pomp o duzym zapotrzebowaniu mocy, jak równiez urzadzen do otrzymywania wstepnej dyspersji.Wedlug wynalazku zadanie to za pomoca wspomnianego na wstepie urzadzenia rozwiazane jest dzieki temu, ze poszczególne komory maja ksztalt podwójnego stozka scietego, jak równiez dzieki temu, ze kanaly polaczeniowe sa stycznie w ten sposób doprowadzone do poszczególnych komór i z nich wyprowadzone, ze2 71311 sasiadujace ze soba komory sa w kierunku przeplywu ze soba polaczone na zmiane raz przy swych najwiekszych i raz przy swych najmniejszych przekrojach.Dzieki takiemu rozwiazaniu osiaga sie wielokrotne dzielenie i powtórne laczenie strumienia mieszaniny o przemiennej strukturze, a jednorodnosc wzglednie ilosc skladników strumienia mieszaniny powieksza sie progresywnie z iloscia podzialów wzglednie powtórnych polaczen. Konsekwentnie jest przy tym wykorzystane zjawisko fizyczne polegajace na tym, ze zarówno w zródle wirowym, jak i w upuscie wirowym, wystepuja znaczne znieksztalcenia przeplywu to znaczy ze tworza sie tu przeplywy wtórne, których skutkiem jest czesciowe, wzajemne przemieszczanie sie czastek skladników mieszaniny.Ze wzgledu na to, ze rozdrobnione czastki stale moga równiez ulec rozdrobnieniu przy przejsciu przez urzadzenie, a zwlaszcza przy krawedziach wlotu kanalów polaczeniowych, korzystne jest takie rozwiazanie urzadzenia, zeby kanaly polaczeniowe, które stycznie wchodza do komór lub z nich wychodza, mialy kolejno po sobie w kierunku przeplywu mniejszeprzekroje. 4 Niektóre mieszaniny, jak na przyklad emulsje, wykazuja podczas swojej obróbki duzy przyrost konsysten¬ cji. W takim przypadku korzystne jest wiec powiekszenie przekroju kolejnych kanalów polaczeniowych pomiedzy poszczególnymi komorami w kierunku przeplywu.Rozwiazanie urzadzenia polegajace na tym, ze kazda kolejna komora jest w ten sposób zainstalowania, ze jej najwiekszy wzglednie najmniejszy przekrój lezy w plaszczyznie najmniejszego wzglednie najwiekszego przekroju komory poprzedzajacej, prowadzi korzystnie do bardzo waskiego ukladu poszczególnych komór, a zatem do bardzo zwartej konstrukcji urzadzenia, która mozna w podobnym sensie równiez korzystnie tak rozwiazac, zeby laczone szeregowo poszczególne komory byly zainstalowane mniej wiecej w okregu. Aby osiagnac równiez mozliwie duza przepustowosc, to przy zachowaniu tej samej zasady rozwiazania mozna urzadzenie w sposób korzystny tak uksztaltowac, zeby poszczególne komory skladaly sie z kilku scietych stozków, ustawionych na sobie i wzajemnie ze soba polaczonych.Urzadzenie wedlug wynalazku jest bardzo korzystne takze pod wzgledem konstrukcyjnym i wykonaw¬ czym, poniewaz mozna je w ten sposób rozwiazac, ze komora wirowa znajduje sie w obudowie, skladajacej sie z poszczególnych tarcz umieszczonych pomiedzy zewnetrznymi tarczami zamykajacymi, przy czym w ulozo¬ nych na sobie poszczególnych tarczach wyciete sa wneki o ksztalcie scietego stozka oraz kanaly polaczeniowe.Istnieje tu przy tym mozliwosc umieszczenia tej obudowy w obudowie dalszej, przy czym znajdujaca sie pomiedzy obudowami przestrzen zaopatrzona jest w przewody wlotowe i wylotowe dla chlodziwa i czynnika grzewczego, dzieki czemu mozna wyrównywac temperature calego urzadzenia, zgodnie z wymaganiami obróbki mieszanych skladników. Podzialy komory mieszania, majace w swym przekroju ksztalt scietego stozka, znane sa z opisu patentowego nr 2 391 110 Stanów Zjednoczonych Amerski, ale przy tym chodzi jednak o zbiornik cylindryczny, przez który mieszanina przeplywa wspólosiowo calym przekrojem, przy czym w zbiorniku tym umieszczony jest stos tarcz stozkowych, które na swych powierzchniach maja przelotowe wybrania. Geometria komór wirowych, dobrana w mieszalniku wedlug wynalazku, jest bardzo funkqonalna, poniewaz zgodnie z zasadami fizyki zalozony jest wstepnie zadany kierunek przeplywu od zródla wirowego do upustu wirowego.To samo dotyczy poprowadzonych stycznie kanalów polaczeniowych. W przeciwienstwie do tego w mieszalniku wedlug opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 2 391 110 nie jest konieczne nadawanie elementom z otworami innych ksztaltów niz ksztalt tarczy, poniewaz przeplyw skierowany jest zawsze wspólosiowo i przy innych zewnetrznych ksztaltach tych elementów z otworami nie mozna oczekiwac zadnego poprawienia efektu mieszania, gdyz przed kazdym wzglednie za kazdym elementem z otworem przebiegaja te same procesy fizyczne, a wiec odbywa sie tu powtórzenie tych samych efektów.Natomiast w urzadzeniu wedlug wynalazku ilosc rozgalezien mieszaniny wzrasta wraz ze zwiekszajaca sie iloscia poszczególnych komór, zgodnie z prawidlowoscia matematyczna. W znanym z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 2 391 110 urzadzeniu chodzi w zasadzie o polaczenie równolegle i szeregowe okreslonej liczby elementów z otworami, pizez które przeplywa mieszanina, przy czym przy ich przekrojach wylotowych wytwarza sie swobodne, nieukierunkowane zawirowanie, które zwiazane jest z duzymi stratami cisnienia i wytworzeniem sie ciepla. Podobne zjawiska zachodza w urzadzeniu wedlug opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 417 967, gdyz mieszanina przeplywa tu przez polaczone szeregowo i równolegle elementy z otworami. Powstaje tu znowu swobodna i nieukierunkowana turbulencja, która zwiazana jest z duzymi stratami energii oraz z wytwarzaniem sie ciepla. Takze tu wspólczynnik strat jest wyzszy w przyblizeniu o co najmniej dziesietna potege niz w mieszalniku wedlug wynalazku.Urzadzenie wedlug wynalazku jest dokladniej wyjasnione na przykladach rozwiazania, pokazanych schematycznie na rysunku, przy czym fig. 1 przedstawia przekrój urzadzenia, fig. 2 przedstawia widok z góry tego urzadzenia, fig. 3 przedstawia przekrój odmiany urzadzenia wedlug wynalazku, fig. 4 przedstawia przekrój innej odmiany tego urzadzenia, fig. 5 przedstawia schematycznie uklad poszczególnych komór, fig. 6 przedstawia3 71311 inny uklad poszczególnych komór, fig. 7 przedstawia w przekroju sposób umieszczenia urzadzenia wewnatrz obudowy do wyrównywania temperatur.Na figurach poszczególne komory oznaczone sa odnosnikiem 1, kanaly polaczeniowe odnosnikiem 2, zas odnosnikiem 3 i 4 najwieksze i najmniejsze poziome przekroje scietych stozków 5, a odnosnikiem 6 oznaczone sa zewnetrzne tarcze zamykajace dla poszczególnych tarcz 7, w których wyciete stozki 5 jako polówki poszczegól¬ nych komór oraz kanaly polaczeniowe 2. Ulozone w stos i odpowiednio scisniete tarcze 6,7 stanowia obudowe 8 wzglednie 8' przyrzadu (fig. 5 i 6), do której przez otwory wlotowe wzglednie przewody 13 doprowadzana jest pod cisnieniem mieszanina, która z kolei po przejsciu przez poszczególne komory 1 opuszcza znowu obudowe poprzez otwór wylotowy wzglednie przewód wylotowy 14. Na fig. 1 i 2 poszczególne komory 1 sa polaczone szeregowo, przy czym mieszanina wplywa najpierw przy najmniejszym przekroju 4 do komory 1 i opuszcza ja znowu przy najwiekszym przekroju 3, po czym przy najwiekszym przekroju dostaje sie do nastepnej komory 1, która nastepnie opuszcza przy przekroju najmniejszym itd. Przebieg kanalu polaczeniowego uwidoczniony jest na fig. 2 Odmiana wykonania wedlug fig. 3 rózni sie od wykonania wedlug fig. 1 tym, ze poszczególne komory 1 sa przy tym niejako nasuniete na siebie, to znaczy, ze najwieksze wzglednie najmniejsze przekroje 3, 4 sasiednich komór leza we wspólnej plaszczyznie. Jezeli chodzi o sama funkcjonalnosc, to róznica polega tu na tym, ze mieszanina przeplywa z duzego przekroju poprzez odpowiedni kanal polaczeniowy znowu do malego przekroju.Wedlug fig. 4 mozna komory wykonac równiez wielopoziomowo, przy czym wszystkie strefy czesciowe komory sa bezposrednio ze soba polaczone. Jak widac z podanych na tej figurze strzalek przeplywu, otrzymuje sie przy tym wyrazniejsze podzialy calego strumienia, a ogólna przepustowosc jest tu oczywiscie wieksza niz przy rozwiazaniach z fig. 1 i 3.Niezaleznie od tych wariantów uksztaltowania komór i ich ukladu mozna równiez zmieniac ich ustawienie w zespole.W przeciwienstwie do ukladu wedlug fig. 1—4 komory wedlug fig 5 moga byc ustawione mniej wiecej wedlug okregu, w dwóch rozgalezieniach równoleglych do wlotowych i wylotowych otworów 13, 14, podczas gdy wedlug fig. 6 wszystkie komory sa polaczone szeregowo w ustawieniu kolowym.Jak juz wspomniano, urzadzenie z jego poszczególnymi komorami najkorzystniej jest tak wykonac, zeby obudowa 8 wzglednie 8' urzadzenia skladala sie z tarcz 7, w których wyciete sa polówki komór oraz kanaly polaczeniowe, po czym obrobione odpowiednio tarcze byly ulozone w stos z zachowaniem zbieznosci z plasz¬ czyznami zewnetrznych tarcz zamykajacych 6 i nastepnie scisniete. Sposób umieszczenia takiej obudowy 8 wewnatrz wyrównujacej temperature obudowy 9, która zaopatrzonajest w przewody wlotowe i wylotowe 11,12 do przestrzeni wewnetrznej 10, przedstawiony jest na fig. 7. Oprócz wymienionych juz zalet urzadzenie to odznacza sie takze minimalnymi kosztami uszczelnienia oraz latwoscia czyszczenia. PL PL

Claims (7)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do mieszania, homogenizowania i emulgowania mieszaniny cieczy, jak równiez i cial stalych, skladajace sie z kilku komór zainstalowanych szeregowo w kierunku przeplywu i polaczonych ze soba kanalami wlotowymi i wylotowymi, znamienne tym, ze poszczególne komory (1) maja ksztalt podwójnego stozka scietego, a kanaly polaczeniowe (2) sa stycznie w ten sposób doprowadzone do poszczególnych komór i z nich wyprowadzone, ze sasiadujace ze soba komory sa w kierunku przeplywu ze soba polaczone na zmiane raz przy swych najwiekszych i raz przy swych najmniejszych przekrojach.

2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze poszczególne komory (1) sa utworzone ze scietych stozków, skierowanych ku sobie swymi najmniejszymi przekrojami (4).

3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze kanaly polaczeniowe (2) komór (1) maja, w kierunku przeplywu, przekroje od jednego kanalu do drugiego kanalu coraz mniejsze lub coraz wieksze.

4. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze poszczególne komory (1) utworzone sa z kilku, * ustawionych ieden nad drugim i polaczonych wzajemnie ze soba stozków scietych (5).

5. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze polaczone szeregowo komory (1) zainstalowane sa w ukladzie w przyblizeniu kolowym.

6. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze sklada sie z obudowy (8), skladajacej sie z tarcz (7) umieszczonych pomiedzy zewnetrznymi tarczami zamykajacymi (6), przy czym w ulozonych na sobie poszcze¬ gólnych tarczach (7) wyciete sa majace ksztalt scietego stozka polówki komór (1) oraz kanaly polaczeniowe (2).4 71311

7. Urzadzenie wedlug zastrz. 6, znamienne tym, ze skladajaca sie z poszczególnych tarcz (6, 7) obudowa (8) jest umieszczona w drugiej obudowie (9), przy czym przestrzen (10), powstala miedzy tymi obudowami, jest zaopatrzona w przewody wlotowe i wylotowe (11,12) dla chlodziwa lub czynnika grzewczego.71311 6 7 13 3 4 6 7 13 m 1 W^M&^W I 7 6 Fig.I CZYTELNIA hl-nil Im?* ' •71 311 13 F:< /".. - \\\-"' \ W Kyfl / / '- 13 W *"*¦ Lv, PL PL