PT91168A

PT91168A - MIXING AND DISPERSING MATERIALS

Info

Publication number: PT91168A
Application number: PT91168A
Authority: PT
Inventors: Colin Frederick Bow
Original assignee: Netzsch Mastermix Ltd
Priority date: 1988-07-15
Filing date: 1989-07-14
Publication date: 1990-02-08
Also published as: EP0351125A1; DK343389A; GB8915294D0; GB2220585A; GB8816890D0; DK343389D0

Description

-2- 69 624 HGH/G18886969 HGH / G1888

MEMORIA DESCRITIVA 0 presente invento refere-e dispersar determinados materiais almente mas não exclusivamente, no ram opacificadores e pigmentos nos e a um aparelho para misturar em líquidos solventes, especi-fabrico de tintas que incorpo-solventes.The present invention relates to dispersing certain materials, but not exclusively, in the opacifiers and pigments, and to an apparatus for mixing in solvent liquids, the manufacture of paints which incorporate solvents.

Um aparelho, de acordo com as técnicas anteriores, bem s_u cedido, compreende um reservatório cilíndrico com um rotor de bajL xa velocidade e uma lâmina sensivelmente com a forma e dimensões do reservatório, de maneira a ajustar-se intimamente à parede lateral do reservatório, destinado a manter um fluxo de mistura com circulação global do conteúdo do reservatório, juntamente com um ou mais discos de rotor de alta velocidade para efectuarem a dispersão, a qual é executada pelas forças proporcionadas pela acele ração do material provocada pelos rotores de alta velocidade.A prior art apparatus well provided comprises a cylindrical reservoir with a low velocity rotor and a blade substantially in the shape and dimensions of the reservoir so as to fit closely to the side wall of the reservoir, intended to maintain a mixing flow with overall circulation of the contents of the reservoir together with one or more high speed rotor disks for effecting the dispersion which is performed by the forces provided by the acceleration of the material caused by the high speed rotors.

As considerações de ordem económica do aparelho misturador e dispersor abrangem energia e tempo consumido (que em geral estão relacionados) mas factores limitativos daí resultantes incluem o desenvolvimento de calor, que pode ser prejudicial para alguns ma teriais a misturar assim como representam perdas de energia. 0 objectivo do presente invento é o de proporcionar um ap_a relho aperfeiçoado para execução das operações em causa.The economic considerations of the mixing and dispersing apparatus encompass energy and time consumed (which are generally related) but limiting factors thereof include the development of heat, which may be detrimental to some materials to be mixed as well as represent energy losses. The object of the present invention is to provide an improved apparatus for carrying out the operations in question.

De acordo com um primeiro aspecto mais lato do invento, proporciona-se um aparelho misturador e dispersor com um veio de rotor principal munido com uma série de rotores espaçados axialmente, com diâmetros efectivos progressivamente maiores ao longo do comprimento do veio.According to a first broader aspect of the invention there is provided a mixing and dispersing apparatus having a main rotor shaft provided with a series of axially spaced rotors, with progressively greater effective diameters along the length of the shaft.

Os rotores podem ser accionados a velocidade constante ou, por exemplo, a velocidades variáveis de acordo com a fase do ciclo de mistura e dispersão.The rotors can be driven at constant speed or, for example, at variable speeds according to the phase of the mixing and dispersing cycle.

Com estes meios, em geral, é possível efectuar a circulação no reservatório ou o fluxo através do reservatório sem se usar um rotor de baixa velocidade. No entanto, pode também usar--se um rotor de baixa velocidade nos aparelhos de acordo com o in -3- 69 624 HGH/G1888 vento. A série de rotores distanciados axialmente que actua sobre o conteúdo do reservatório fazendo-o fluir no interior do reservatório» sujeitam o material a uma série de acelerações e sol_i citações de corte e, quando o fluxo passa do rotor de menor diâme tro para o rotor de maior diâmetro» estas solicitações de corte têm progressivamente maior efeito*, Considera-se que este facto provoca consumos de energia elevados evitando» porém» os problemas dal resultantes» já referidos. 0 conjunto do rotor em andares do presente invento pode ser usado num recipiente ou reservatório concebido para circulação ou fluxo natural no seu interior ou concebido para proporcionar a passagem de um fluido através do reservatório, ou seja, pro porcionar um fluxo passando por uma entrada e pelos rotores até a uma saída em fluxo contínuo, possivelmente com recirculação por uma passagem externa. 0 reservatório pode ter» sensivelmente» a mesma secção transversal do conjunto de rotores em andares, dando a possibilidade de se criarem solicitações de corte no fluido entre os discos do rotor e a parede do reservatório.With these means, it is generally possible to circulate in the reservoir or flow through the reservoir without using a low speed rotor. However, a low speed rotor may also be used in the apparatuses according to the invention. The series of axially spaced rotors acting on the contents of the reservoir by flowing into the reservoir subject the material to a series of accelerations and cut offs and when the flow passes from the smaller diameter rotor to the rotor These cutting requests have progressively increased effect. This is considered to cause high energy consumption while avoiding 'the problems' already mentioned. The stage rotor assembly of the present invention may be used in a container or reservoir designed for circulation or natural flow therein or designed to provide for passage of a fluid through the reservoir, i.e., to provide a flow through an inlet and by the rotors to a continuous flow outlet, possibly recirculating through an external passageway. The reservoir may have substantially the same cross section of the set of rotors in stages, giving the possibility of creating cut-off requests in the fluid between the rotor disks and the reservoir wall.

Alternativamente e de acordo com uma característica do presente invento» o conjunto do rotor em andares está associado a uma gaiola geralmente complementar na sua forma com os rotores em andares, de maneira a criarem-se acelerações e solicitações de corte entre a gaiola e as extremidades do rotor. Neste caso a gaiola pode ser complementar ou não com a forma do reservatório. Isto dá também a possibilidade de se usar um reservatório de forma mais complexa e de dispor o conjunto do rotor» com ou sem gaio la, de modo a ser móvel em relação ao reservatório, de forma a operar em partes diferentes do reservatório com efeitos diferentes em tempos diferentes. De acordo com uma caracteristica prefe rida e importante, a gaiola ê arrefecida por água. 0 invento será descrito em seguida em correlação com os desenhos anexos, em que qualquer dos cinco desenhos representa um alçado esquemático de uma concretização diferente. -4- 69 624 HGH/G1888Alternatively and in accordance with a feature of the present invention, the floor rotor assembly is associated with a cage generally complementary in shape with the rotors in stages, so as to create accelerations and cutting requests between the cage and the ends of the rotor. In this case the cage may or may not be complementary to the shape of the shell. This also gives the possibility of using a reservoir in a more complex way and of arranging the rotor assembly 'with or without the yoke, so as to be movable relative to the reservoir, so as to operate in different parts of the reservoir with different effects at different times. According to a preferred and important feature, the cage is cooled by water. The invention will now be described in conjunction with the accompanying drawings, wherein any of the five drawings represents a schematic elevation of a different embodiment. 69.624 HGH / G1888

Referindo-nos em primeiro lugar à Figura 1, o arranjo ai mostrado compreende um reservatório 10 que é, em geral, cónico e tem uma entrada no fundo 12 e uma saída no topo 14, 0 veio 16, apoiado só de um lado, prolonga-se, em geral, axialmente ao rese_r vatório a partir de um motor 18 que se encontra no topo e passa através de um empanque 20 e suporta uma série de discos (neste exemplo cinco) de rotor 22 - 30 que têm um diâmetro progressivamente maior do extremo livre para o motor, de forma a criar uma folga semelhante entre a ponta de cada rotor e a parede do resex; vatório.Referring first to Figure 1, the arrangement shown therein comprises a reservoir 10 which is generally conical and has an inlet at the bottom 12 and an outlet at the top 14, the shaft 16, supported on only one side, extends is generally axially directed to the reactor from an engine 18 which is at the top and passes through a gasket 20 and supports a series of rotor disks (in this example five) 22-30 having a progressively larger diameter from the free end to the motor, so as to create a similar gap between the tip of each rotor and the wall of the resex; the

Os solventes e pigmentos podem ser alimentados através de meios de alimentação comuns ou separados, através da entrada 12 ou, por exemplo, o solvente pode também ser bombeado continuamen-te através da entrada 12 saindo pela saída 40 e, de tempos em tem pos, os pigmentos e opacificadores ou produtos semelhantes podem ser introduzidos no interior do reservatório em qualquer ponto adequado. Em resumo, o aparelho da Figura 1 pode funcionar conti nuamente circulando uma única carga, ou produzir continuamente um produto completamente misturado e disperso.The solvents and pigments can be fed through common or separate feed means through the inlet 12 or, for example, the solvent can also be continuously pumped through the inlet 12 out of the outlet 40 and, from time to time, the pigments and opacifiers or the like may be introduced into the reservoir at any suitable point. In summary, the apparatus of Figure 1 may operate continuously by circulating a single charge, or continuously produce a completely mixed and dispersed product.

Mo fluxo da entrada 12 para a saída 14, os materiais são sujeitos a uma aceleração crescente devido à série de discos progressivamente maiores,todos eles inerentemente accionados com a mesma velocidade de rotação e portanto com velocidade periféricas crescentes de forma que o material fica sujeito a uma série de sjd licitaçSes de corte crescentes nas pontas dos rotores.In the flow from the inlet 12 to the outlet 14, the materials are subjected to increasing acceleration due to the series of progressively larger disks, all of which are inherently driven at the same speed of rotation and therefore with increasing peripheral velocities so that the material is subjected to a series of growing cutting bids at the tips of the rotors.

Na Figura 2, o aparelho destina-se, em primeiro lugar, à produção de cargas individuais, tendo o reservatório 101 uma parte inferior troncdnica 30 e uma parte superior cilíndrica 32, 0 conjunto do rotor em andares, suportado pelo veio 161, está pro-jectado de modo a ser elevado e baixado, isto é, movida na direc-ção das setas AA em relação ao reservatório. 0 veio 16 está de novo apoiado só de um lado e o reservatório está munido de abertu ras 121 e 141 no fundo e no topo respectivamente. 0 reservatório pode ser carregado com solvente, por exemplo através da abertura 141 e pode-se introduzir material em partículas no reservatório, através da abertura 121« Alternativamente e como exemplo, o mate -5- 69 624 HGH/G1888 rial em partículas pods ser carregado através da abertura 141. 0 aparelho representado na Figura 3 é uma outra versão, destinada em primeiro lugar, à produção em cargas individuais, como na Figura 2, mas neste caso a série de rotores em andares, suportados pelo veio 162, está associada a uma gaiola 36 suporta da por uma peça de guiamento estacionária 38, sendo as solicitações de corte aplicadas ao material, devidas ao facto do fluxo do material passar entre as periferias dos discos do rotor e as partes da gaiola 40. Todo o conjunto de gaiola e rotores é móvel em relação ao reservatório. A Figura 3 mostra também a utilização de um rotor em movimento, de baixa velocidade 42 que, neste caso, ê accionado pelo veio 44 através da caixa de engrenagens 46. 0 veio 44 pode ser oco para se poder fazer a introdução por vácuo de material em pajç tículas através da válvula 48. A gaiola é, de preferência, arrefecida por exemplo por água e o refrigerante pode ser fornecido h gaiola através dos tubos 41, 43 que se estendem através de uma manga não rotativa 45 que serve de apoio ao veio de accionamento 162. 0 dispositivo, representado na Figura 4, difere do da Figura 3 pelo facto de o rotor de baixa velocidade 421 ser accionado pelo lado de cima em vez de pelo lado de baixo.In Figure 2, the apparatus is primarily for the production of individual loads, the reservoir 101 having a trunnion bottom 30 and a cylindrical top 32, the floor rotor assembly supported by the shaft 161 is pro - so as to be raised and lowered, i.e. moved in the direction of the arrows AA relative to the reservoir. The shaft 16 is again supported on one side only and the reservoir is provided with apertures 121 and 141 at the bottom and top respectively. The reservoir may be charged with solvent, for example through the aperture 141, and particulate material may be introduced into the reservoir through the aperture 121. Alternatively and as an example, the particulate mate- rial may be loaded through the aperture 141. The apparatus shown in Figure 3 is another version, primarily intended for production in individual loads, as in Figure 2, but in this case the series of floor rotors, supported by the shaft 162, is associated to a cage 36 supported by a stationary guiding piece 38, the cutting requests being applied to the material, due to the fact that the flow of material passes between the peripheries of the rotor discs and the parts of the cage 40. The entire cage assembly and rotors is movable relative to the reservoir. Figure 3 also shows the use of a low speed moving rotor 42 which in this case is driven by the shaft 44 through the gear case 46. The shaft 44 may be hollow to be able to vacuum the material by means of the valve 48. The cage is preferably cooled for example by water and the refrigerant can be supplied through the tubes 41, 43 which extend through a non-rotatable sleeve 45 which serves as a support for the shaft The device shown in Figure 4 differs from that of Figure 3 in that the low speed rotor 421 is driven from the top side rather than from the underside.

Pelo menos, no caso das Figuras 2 e 3, o conjunto do rotor pode ser elevado e baixado. 0 efeito no produto varia com a posição do rotor. No caso da Figura 2, o efeito (de elevação) s_e rá o de reduzir o efeito das solicitações de corte dos rotores in feriores, devido ao espaço aumentado, e portanto de produzir um movimento de agitação mais geral. 0 aparelho da Figura 5 é, na generalidade, semelhante ao da Figura 1 mas, neste caso, o aparelho inclui uma série de anteparas fixas 50 dispostas entre dois rotores sucessivos, prolongaji do-se das paredes do reservatório em direcção ao veio. 0 seu efei_ to ô o de provocar um percurso de fluxo mais prolongado para todo o material em fluxo, da entrada para a salda, de maneira a inver- 69 624 HGH/G1888 -6- ter-lhe radialmente o sentido de deslocação e sujeitá-lo a solicitações de corte, não apenas entre a ponta do rotor e a parede do reservatório, como também entre o rotor e cada um dos deflec-tores.At least in the case of Figures 2 and 3, the rotor assembly can be raised and lowered. The effect on the product varies with the position of the rotor. In the case of Figure 2, the (lifting) effect will be to reduce the effect of the cutting torques of the lower rotors, due to the increased space, and therefore to produce a more general agitating movement. The apparatus of Figure 5 is generally similar to that of Figure 1 but in this case the apparatus includes a series of fixed bulkheads 50 disposed between two successive rotors extending from the walls of the reservoir toward the shaft. Its effect is to cause a longer flow path for all flowing material from the inlet to the outlet so as to radially displace it and subject it not only between the rotor tip and the reservoir wall, but also between the rotor and each of the deflectors.

Claims

-7- 69 624 HGH/G1888 REIVINDICAÇÕES 1 - Aparelho misturador e dispersor compreendendo um reservatório e um veio de rotor principal equipado com uma série de rotores axialmente espaçados, e possuindo diâmetros efectivos progressivamente maiores ao longo do mesmo»A mixer and disperser apparatus comprising a reservoir and a main rotor shaft equipped with a series of axially spaced rotors, and having progressively greater effective diameters therein.

2 - Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracteri-zado por o reservatório ter uma parte cónica, concêntrica ao eixo do veio de rotor principal.Apparatus according to claim 1, characterized in that the reservoir has a conical part, concentric to the axis of the main rotor shaft.

3 - Aparelho de acordo com a reivindicação 2, caracteri-zado por o reservatório ter uma entrada na extremidade mais peque, na do cone, adjacente ao rotor mais pequeno da série de rotores, e uma saída na extremidade maior do cone, adjacente ao rotor maior da série de rotores.Apparatus according to claim 2, characterized in that the reservoir has an inlet at the smaller end of the cone adjacent to the smaller rotor of the rotor array, and an outlet at the larger end of the cone, adjacent the rotor series of rotors.

4 - Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracteri-zado por o reservatório ter uma parte cilíndrica e uma parte cónica através das quais o referido veio de rotor se estende axiaJL mente às duas partes, sendo deslocável axialmente, de modo que faz com que o referido conjunto de rotores entre e saia da parte cónica do reservatório.Apparatus according to claim 1, characterized in that the reservoir has a cylindrical portion and a conical part through which said rotor shaft extends axially to the two parts, being axially displaceable, so that said set of rotors between and outside the conical portion of the reservoir.

5 - Aparelho de acordo com a reivindicação 4, caracteri-zado por se encontrar prevista uma gaiola circundando a referida série de rotores e por os rotores rodarem em relação ã referida gaiola.Apparatus according to claim 4, characterized in that a cage is provided encircling said series of rotors and that the rotors rotate with respect to said cage.

6 - Aparelho de acordo com qualquer das reivindicações ajo teriores, caracterizado por um rotor de baixa velocidade, compreendendo uma ou mais lâminas que se conformam à parede do reservatório, estar disposto entre esta e a referida série de rotores es, paçados. -8- 69 624 HGH/G1888Apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that a low speed rotor, comprising one or more blades conforming to the wall of the reservoir, is disposed between said rotor and said rotor series. -8- 69 624 HGH / G1888

7 - Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracteri-zado por compreender uma série de deflectores fixos, cada um dis posto entre dois rotores adjacentes, montados na parede do rese_r vatério e prolongando-se em direcção ao referido veio.Apparatus according to claim 1, characterized in that it comprises a series of fixed baffles, each arranged between two adjacent rotors, mounted to the wall of the resevoir and extending towards said shaft.

8 - Aparelho de acordo com a reivindicação 5, caracteri-zado por a gaiola ser refrigerada a água. Listoa, . *· l :;-89 Por NETZSCH MASTERMIX LIMITED -0 AGENTE OFICIAL-Apparatus according to claim 5, characterized in that the cage is cooled in water. Ready. 89 NETZSCH MASTERMIX LIMITED -0 OFFICIAL AGENT-