BRPI0616966A2

BRPI0616966A2 - misturador dinámico

Info

Publication number: BRPI0616966A2
Application number: BRPI0616966-0A
Authority: BR
Inventors: Wilhelm A Keller
Original assignee: Sulzer Mixpac Ag
Priority date: 2005-10-07
Filing date: 2006-10-03
Publication date: 2011-07-05
Also published as: EP1943012B1; JP2009509758A; DE602006011772D1; US8313232B2; EP1943012A1; ES2337833T3; KR20080046744A; AU2006301860A1; JP4943441B2; RU2414956C2; CN101282781B; BRPI0616966B1; IL190615A; IL190615A0; CA2624819C; DK1943012T3; ATE454933T1; CN101282781A; RU2008118148A; WO2007041878A1

Abstract

MISTURADOR DINáMICO. A presente invenção refere-se a um misturador dinâmico para misturar em diferentes quantidades volumétricas que compreende um alojamento do rotor (25) em que um rotor de mistura está disposto e que está fechado no lado de entrada por uma cobertura (45) em que são dispostas entradas para os componentes. A entrada (47) para o primeiro componente tendo uma quantidade volumétrica maior leva a uma antecâmara (32) que se comunica com uma câmara de mistura (36) seguinte por pelo menos uma passagem (19). O rotor de mistura (10) inclui um corpo distribuidor (13) localizado na antecâmara para distribuir o primeiro componente em torno do eixo de rotação do rotor de mistura. A entrada (48) para o segundo componente tendo a quantidade volumétrica menor leva para pelo menos uma abertura de entrada (54) localizada na área da passagem para a câmara de mistura transversalmente ao eixo de rotação. O misturador permite obter a razão de mistura correta do início, bem como uma mistura ótima e amplamente livre de bolhas, e isso é obtido em uma pressão de alimentação inferior, um torque inferior, e um aumento de temperatura menor do que em misturadores convencionais.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MISTURA-DOR DINÂMICO".

A presente invenção refere-se a um misturador dinâmico, quecompreende um alojamento de rotor no qual um rotor de mistura é dispostoe que é fechado no lado de entrada por uma cobertura em que são dispostasentradas para os componentes.

Particularmente quando se mistura componentes em diferentesquantidades volumétricas conforme eles são usados, por exemplo, para pro-duzir materiais de impressão a dificuldade surge em que os dois componen-tes devem ser misturados na razão correta de mistura já no início do proces-so de mistura. Se nenhuma medida particular é tomada, o componente cujoconteúdo volumétrico é menor, por exemplo, um catalisador, está ausente ounão presente em uma quantidade suficiente no início do fio de pasta descar-regado do misturador. O resultado é uma qualidade de mistura insatisfatóriade modo que, por exemplo, a capacidade de endurecimento do composto defundição não é assegurada. Uma outra fraqueza dos misturadores presen-temente disponíveis é a inclusão de bolhas de ar, que afeta a qualidade daimpressão.

O EP-A2-1 402 940 descreve um misturador dinâmico tendo umcanal de desvio de modo a retardar a entrada do componente que tem aquantidade volumétrica maior na câmara de mistura. Essa medida tem adesvantagem de que é exigida uma pressão alta para distribuir tal compo-nente para a câmara de mistura através do canal de desvio, particularmentese ele é altamente viscoso.

Nos antecedentes dessa técnica anterior, o objetivo da presenteinvenção é fornecer um misturador dinâmico assegurando, de uma maneirasimples e sem perdas de pressão adicionais, que ambos os componentessejam misturados na razão correta sem suprimir um dos componentes, eque sejam evitadas inclusões de ar.

Um misturador dinâmico que atinge esse objetivo é definido nareivindicação 1. As reivindicações adicionais, mais particularmente a reivin-dicação 2, definem modalidades preferidas.A invenção será explanada em mais detalhes daqui por diantecom referência aos desenhos de modalidades exemplares.

a figura 1 mostra uma elevação lateral e seção parcial de umaprimeira modalidade exemplar de um misturador de acordo com a invençãoque é presa a um cartucho por meio de um anel de baioneta,

a figura 1A mostra um corte de acordo com a linha IA-IA na figu-ra 1, sem o anel de baioneta,

a figura 1B mostra um corte de acordo com a linha IB-IB na figu-ra 1, sem o anel de baioneta,

a figura 1C mostra um corte de acordo com a linha IC-IC na figu-ra 1, sem o anel de baioneta,

a figura 1D mostra um corte de acordo com a linha ID-ID na figu-ra 1 , sem o anel de baioneta,

a figura 1E mostra um corte de acordo com a linha 1E-1E na fi-gura 1, sem o anel de baioneta,

a figura 2 mostra uma vista em perspectiva do rotor de misturada figurai,

a figura 2A mostra um corte de lâmina de mistura 15 de acordocom a linha IA-IA da figura 1 D,

a figura 2B mostra um corte de lâmina de mistura 16 de acordocom a linha IB-IB na figura 1 D,

a figura 3 mostra uma vista lateral e seção parcial do rotor demistura da figura 2,

A figura 4 mostra um corte de acordo com a linha IV-IV na figura5 do alojamento do rotor da figura 1,

a figura 5 mostra o alojamento do rotor da figura 4 como visto dolado da entrada,

a figura 6 mostra uma vista em perspectiva do alojamento dorotor da figura 4,

a figura 7 mostra a cobertura do alojamento do rotor da figura 6como visto do lado de saída,

a figura 8 mostra um corte de acordo com a linha VIII-VIII na fi-gura 7,

a figura 9 mostra uma vista em perspectiva da cobertura do alo-jamento do rotor da figura 7,

a figura 10 mostra uma vista em perspectiva de uma segundamodalidade exemplar de um rotor de mistura,

a figura 11 mostra uma vista lateral e seção parcial do rotor demistura da figura 10,

a figura 12 mostra uma vista lateral e seção parcial de um mistu-rador montado incluindo o rotor de mistura da figura 11,

a figura 12A mostra um corte de acordo com a linha XlIA-XIIA nafigura 12,

a figura 12B mostra um corte de acordo com a linha XIIB-XIIB nafigura 12,

a figura 12C mostra um corte de acordo com a linha Xl IC-XIICna figura 12, e

a figura 12D mostra um corte de acordo com a linha XIID-XIIDna figura 12.

A figura 1 mostra o misturador dinâmico que é conectado à saí-da maior 1 e à saída menor 2 de um cartucho duplo 3 e é segurado por meiode um anel de baioneta 4 e que serve para misturar dois componentes emdiferentes quantidades volumétricas. Daqui por diante, o componente quetem a quantidade volumétrica maior será designado como componente Aeocomponente que tem a quantidade volumétrica menor como componente B.

O misturador inclui um rotor de mistura 10, um alojamento dorotor 20 e uma cobertura do alojamento do rotor 30. De modo a ajustar orotor de mistura 10 na rotação, ele é acoplado no lado de entrada de um a-cionador 5 do eixo de acionamento do misturador 6.

Como aparece nas figuras 2 e 3, a extremidade de entrada dorotor de mistura 10 compreende um cubo de acionamento 12 que tem umaabertura para engate com o acionador 5.

O cubo de acionamento 12 tem um corpo distribuidor 13 locali-zado no seu lado de entrada bem como uma porção de disco 14 e lâminasde mistura 15 e 16, respectivamente, dispostos no cubo do rotor 11.

O corpo distribuidor 13 tem uma seção transversal longitudinalque é curvado em direção ao cubo do rotor 11. A porção de extremidade 18do corpo distribuidor 13 que faceia a porção de disco 14 tem um aro circular,também mostrado na figura 1B. Na condição montada do misturador, essearo está localizado em uma distância da parede do alojamento do rotor 25de modo que resulta uma fenda formando uma passagem 19 entre o aro daporção de extremidade 18 e a parede do alojamento do rotor 25.

Como aparece na figura 1C, a porção de disco 14 tem passa-gens 20 na forma de ranhuras que se estendem do cubo do rotor 11 para aborda da porção de disco 14. Diferentes passagens e conformações da últi-ma podem ser alternativamente fornecidas.

São dispostas lâminas de mistura 15, 16 no cubo do rotor 11 emplanos múltiplos. A conformação das lâminas de mistura 15, 16 é desenhadapor características de fluxo favoráveis, isto é é escolhida de modo que oscomponentes não se destaquem delas durante a operação de mistura, evi-tando dessa maneira a inclusão de bolhas de ar indesejadas. Em cada nívelde cubo do rotor 11, as lâminas de mistura 15 tendo uma seção transversalessencialmente rombóide, vide figura 2A, e lâminas de mistura 16 tendo umaseção transversal essencialmente rombóide (vide figura 2B), são alternati-vamente dispostas. Na figura 1, a direção de rotação do rotor de mistura éindicada por uma seta, e nas figuras 2A e 2B, a direção de rotação é indica-da por DR.

Na figura 1 e na seção transversal 1D transversalmente ao eixode rotação do rotor de mistura 10, a lâmina de mistura 16 tem uma confor-mação retangular enquanto a lâmina de mistura 15 é curvada na conforma-ção de um gancho no seu lado 15a voltada para longe da direção giratória.Em uma modalidade vantajosa, as porções de extremidade de todas as lâ-minas de mistura são curvadas e conformadas em gancho nos seus ladosvoltados para longe da direção giratória.

O rotor de mistura 10 é incluso em um alojamento do rotor 25fechado por uma cobertura do alojamento do rotor 45 que é ilustrada nasfiguras 4 a 6. O alojamento do rotor 25 compreende uma porção de aloja-mento conformada em disco 26 que recebe uma cobertura do alojamento dorotor 45 bem como uma porção de alojamento cilíndrica 27 que recebe ocubo do rotor 11 com as lâminas de mistura 15 e 16. Na superfície de fundo28 da porção de alojamento conformada em disco 26, um corpo defletor 29 édisposto cujo lado superior 30 está em declive e forma parte de um canal deentrada 50 para o componente A e cujo lado frontal 31 forma parte de umaantecâmara 32, conforme a figura 1.

A porção de alojamento conformada em disco 26 ainda compre-ende sulcos 33 para formar uma conexão por pressão com a cobertura doalojamento do rotor 45 e uma superfície de mancai 34 para um anel de baio-neta 4. Uma porção de alojamento cilíndrica 27 tem uma etapa 35 na qualurna porção de disco 14 do rotor de mistura 10 está assentado de maneiragiratória por meio do que a porção de alojamento cilíndrica 27 é dividida emuma câmara de mistura 36 e uma câmara de pós-mistura 37. A extremidadeda porção de alojamento cilíndrica 27 forma uma saída do misturador 38.

As figuras 7 a 9 mostram a cobertura do alojamento do rotor 45incluindo um mancai de rotor 46 para receber um cubo de acionamento 12bem como duas entradas 47 e 48 para o componente AeB, respectivamen-te. Para uma vedação estanque do cubo de acionamento 12, a cobertura doalojamento do rotor 45 compreende uma aba de vedação 49.

A entrada 47 para o componente A tem uma seção transversalmaior do que a entrada 48 para o componente B e leva via um canal 50 paraa antecâmara 32 que é parcialmente confinada por uma parede 51 constituí-da por um recesso 47A formado na placa de fundo da cobertura do aloja-mento do rotor 45. A entrada menor 48 leva à área de passagem 19 na ex-tremidade da antecâmara 32 via uma etapa 52 e um canal de entrada es-sencialmente cilíndrico 53 e abertura de entrada 54. "Na área da passagem"significa que a entrada pode estar localizada tanto na frente da ou depois ouoposta à passagem, dependendo da razão volumétrica dos componentes edo desenho do corpo distribuidor.

O aro da cobertura do alojamento do rotor 45 é fornecido comsulcos 33 para formar uma conexão por pressão do alojamento do rotor 25com os sulcos 33. A cobertura do alojamento do rotor 45 adicionalmentecompreende dispositivos mecânicos de codificação, por exemplo, na formade um ressalto de codificação 56 guiados na direção das entradas 47 e 48ajustando-se em um recesso correspondente no cartucho 3, permitindo des-sa maneira a ligação do misturador ao cartucho 3 em uma orientação so-mente definida, vide vista em seção 1E.

Na condição ligada do misturador de acordo com a figura 1, asaída maior 1 do cartucho 3 é pressionada sobre a entrada maior 47 do mis-turador enquanto a entrada 2 é pressionada na entrada menor 48 até a eta-pa 52, vide figura 8.

O corpo defletor 29 mostrado na figura 6 está localizado na ex-tremidade do canal de entrada 50 de modo que seu lado superior 30 formaparte do canal de entrada 50, que leva para uma antecâmara 32 essencial-mente de maneira radial com respeito ao eixo de rotação. O corpo distribui-dor 13 está disposto na antecâmara 32, a última sendo confinada pelo ladofrontal 31 do corpo defletor 29 e por uma parede circular 51 da cobertura 45mostrada na figura 7. A abertura de entrada 54 do canal de entrada 53 levapara a antecâmara 32 essencialmente de maneira radial.

Na operação de mistura dentro do misturador de acordo com afigura 1, um componente A é pressionado através do canal de entrada 50 naantecâmara 32, guiado em torno do eixo de rotação e distribuído por toda aseção transversal através de rotação do corpo distribuidor 13, e distribuídoatravés da passagem, isto é fenda angular 19, para a câmara de mistura 36na forma de uma camada delgada e contínua em toda a circunferência. Ocomponente B é radialmente distribuído através da abertura de entrada 54na porção de extremidade 18 giratória do corpo distribuidor 13 e regularmen-te distribuído, como resultado de condições de fluxo e cisalhamento existen-tes, na circunferência e porção de extremidade 18 e pré-misturado com ocomponente A.

Devido à presença de uma antecâmara 32, o transporte do com-ponente A é temporariamente retardado com respeito ao componente B demodo que o componente A alcance a câmara de mistura 36 um pouco maistarde do que o componente B em vez de antes do último. Dessa maneira éassegurado que a primeira porção da mistura também corresponde à razãode mistura desejada. O corpo distribuidor 13 permite um preenchimento livrede ar da antecâmara 32 com o componente A bem como sua distribuiçãodinâmica, ao contrário de um misturador que tem um canal de desvio esta-cionário, oferece a vantagem da resistência de fluxo permanecer pequena.

Além disso, a geometria do canal de entrada 50, que leva da entrada 47 pa-ra a antecâmara 32 através da forma mais curta possível, também evita umaumento da resistência de modo que a pressão de distribuição exigida nocartucho 3 e as tensões que atuam no dispositivo de dispensa estejam jun-tas agora.

Quando os dois componentes pré-misturados tiverem alcançadoa câmara de mistura 36, eles são essencialmente direcionados radialmenteda periferia em direção ao centro enquanto resulta um efeito de mistura adi-cional devido ao fluxo existente e condições de fluxo e cisalhamento. Depoisda sua passagem através da porção de disco com ranhuras 14, a misturapreenche a câmara de pós-mistura 37 em toda sua seção transversal e ésubmetida a um outro processo de cisalhamento. A conformação seleciona-da de lâminas de mistura 15 e 16 evita uma inclusão de ar e dessa maneiraimpede a formação de bolhas na mistura. Depois da circulação através dacâmara de pós-mistura, a composição misturada é finalmente descarregadaatravés da saída do misturador 38.

As figuras 10 e 11 mostram uma outra modalidade do rotor demistura 60 que é uma parte do misturador ilustrado na figura 12. Os compo-nentes que são equivalentes ao misturador de acordo com a figura 1 sãodesignados pelos mesmos números de referência. A pressão de alimentaçãoexigida é adicionalmente reduzida pelas lâminas transportadoras 17 forneci-das no corpo distribuidor 63 na antecâmara 32.

Como aparece na vista em seção da figura 12A, a porção deextremidade 68 do corpo distribuidor 63 tem uma conformação oval de modoque resulta uma passagem 69 na forma de duas fendas giratórias entre aporção de extremidade 68 e a parede do alojamento do rotor 25.

A figura 12B mostra a extremidade do canal 53, levando à bordada porção de extremidade 68 do corpo distribuidor 63 na antecâmara 32 a-través da abertura de entrada 54.

A porção de extremidade 68 do corpo distribuidor 63 é conecta-da por duas arestas laterais 65 para uma porção de disco 64 tendo uma a-bertura de passagem 70 na forma de uma fenda, conforme as figuras 10 e12C. A abertura de passagem 70 se estende da borda da porção de disco 64através do seu centro até a área perto da sua borda oposta, conforme a figu-ra 12C.

Como adicionalmente aparece na figura 11, na borda da sua a-bertura de passagem, a porção de disco 64 é conectada ao cubo do rotor 61de ia! maneira que resulta em uma passagem central 71 da câmara de mis-tura 36 para a câmara de pós-mistura 37.

As lâminas de mistura 15 e 16, dispostas em planos múltiplos nocubo do rotor 61, são desenhadas por características de fluxo favorável demodo a evitar a inclusão de bolhas de ar, conforme as figuras 1D e 12D.

Na operação de mistura dentro do misturador de acordo com afigura 12, o componente A é pressionado através do canal de entrada 50 naantecâmara 32, guiado em torno do eixo de rotação e distribuído por toda aseção transversal através do corpo distribuidor 63, e distribuído através daspassagens giratórias 69 para a câmara de mistura 36 na forma de uma ca-mada delgada e contínua. O componente B é introduzido na antecâmara 32radialmente e pré-misturado com o componente A. No lado da saída da câ-mara de mistura 36, os componentes são adicionalmente misturados emcombinação com a abertura de passagem 70 e a passagem central 71 esubseqüentemente alcança a câmara de pós-mistura 37 onde eles são pós-misturados e finalmente descarregados.

No misturador de acordo com as figuras 1 e 12, a abertura deentrada 54 para a antecâmara 32 é disposta na área de passagem 19 oupassagem 69, respectivamente. É concebível fornecer mais de uma aberturade entrada 54 de modo a ser capaz de introduzir o componente B em locaismúltiplos. É ainda concebível dispor uma abertura de entrada 54 depois dapassagem 19 ou 69, respectivamente, por exemplo, de tal maneira que ocanal de entrada 53 termine em câmara de mistura 36.

O desenho otimizado da operação de mistura e o arranjo centraldos diferentes elementos de mistura permitem uma menor perda de pressãoe um torque de acionamento do misturador reduzido. A fricção reduzida nomeio reduz o consumo de energia, resultando dessa maneira em um aumen-to de temperatura reduzido do material misturado.

Os arranjos representados de acordo com as figuras 1 é 12 fo-ram descritos para o caso em que os volumes de dois componentes são di-ferentes um do outro e que o componente que tem a quantidade volumétricamenor é, por conseguinte, distribuído para a antecâmara na área da passa-gem de modo a alcançar uma ação de pré-mistura máxima. No entanto, odesenho do misturador dinâmico oferece as mesmas vantagens quando am-bos os componentes têm o mesmo volume. Nesse caso, os dois componen-tes são simetricamente distribuídos para a antecâmara na sua área superiorde modo a serem distribuídos e pré-misturados nesse lugar pelo corpo dis-tribuidor e alcançarem a câmara de mistura através da passagem.

Na modalidade que tem quantidades volumétricas iguais, as en-tradas e saídas, respectivamente, são geralmente idênticas e as entradaspodem ser inseridas nas saídas; mas outras variantes também são possíveisonde as saídas podem ser inseridas nas entradas.

Além disso, mais do que somente um componente adicional emenor pode ser admitido para o componente maior. Nesse caso, é exigidauma outra entrada bem como um outro canal tendo uma abertura de entradaperto da passagem. As particularidades caracterizantes descritas e mencio-nadas podem ser combinadas uma com a outra como desejado.

Claims

1. Misturador dinâmico, compreendendo um alojamento (25) emque um rotor de mistura é disposto e que é fechado no lado de entrada poruma cobertura (45) em que são dispostas entradas para os componentes,caracterizado pelo fato de que as entradas (47, 48) para os componenteslevam a uma antecâmara (32) que se comunica com a seguinte câmara demistura (36, 37) por pelo menos uma passagem (19, 69) e em que o rotor demistura (10, 60) inclui um corpo distribuidor (13, 63) localizado na antecâma-ra para distribuir os componentes em torno do eixo de rotação do rotor demistura.

2. Misturador dinâmico de acordo com a reivindicação 1, paramisturar componentes em diferentes quantidades volumétricas, caracteriza-do pelo fato de que a entrada (47) para o primeiro componente (A) tendo aquantidade volumétrica maior termina na área superior da antecâmara (32),a entrada (48) para um segundo componente (B) tendo uma quantidade vo-lumétrica menor termina em pelo menos uma abertura de entrada (54) loca-lizada na área da passagem (19, 69) para a câmara de mistura (36), e o cor-po distribuidor (13, 63) para distribuir os dois componentes é disposto emtorno do eixo de rotação do rotor de mistura.

3. Misturador dinâmico de acordo com a reivindicação 1, paramisturar os componentes em quantidades volumétricas iguais, caracterizadopelo fato de que ambas as entradas (47, 48) para os componentes terminamna área superior da antecâmara (32), e o corpo distribuidor (13, 63) para dis-tribuir os dois componentes é disposto em torno do eixo de rotação do rotorde mistura.

4. Misturador de acordo com uma das reivindicações preceden-tes, onde a passagem (19, 69) é formada por uma fenda ou múltiplas fendasentre a circunferência (18, 68) do corpo distribuidor (13, 63) e a parede (31,-51) do alojamento do rotor (25) e/ou da cobertura do alojamento do motor(45).

5. Misturador de acordo com uma das reivindicações preceden-tes, em que a abertura de entrada (54) para o segundo componente édisposta de modo que o último seja distribuído essencialmente de modotransversal ao eixo de rotação do rotor de mistura (10, 60).

6. Misturador de acordo com uma das reivindicações preceden-tes, em que o rotor de mistura (10, 60) inclui uma porção de disco (14, 64)tendo pelo menos uma abertura de passagem (20, 70) que é disposta depoisda antecâmara (32) como visto na direção de fluxo dos componentes.

7. Misturador de acordo com a reivindicação 6, em que a câmarade mistura (36) é essencialmente formada por uma parede do alojamento domotor (25), da lateral de saída (18, 68) do corpo distribuidor (13, 63) e dolado de saída da porção de disco (14, 64), e em que a(s) abertura(s) de pas-sagem (20, 70) é (são) desenhadas de modo que os componentes, emboraseguindo através da câmara de mistura, sejam essencialmente defletidos emdireção ao eixo de rotação. ~ · -

8. Misturador de acordo com a reivindicação 6 ou 7, em que oalojamento do motor (25) tem uma etapa de constrição (35) que serve comoum suporte para a porção de disco (14, 64) e que veda a câmara de misturacontra uma câmara de pós-mistura (37) seguinte na sua periferia.

9. Misturador de acordo com uma das reivindicações preceden-tes, em que o corpo distribuidor (63) é fornecido com lâminas transportado-ras (17) dispostas nele.

10. Misturador de acordo com uma das reivindicações preceden-tes, em que o rotor de mistura (10, 60) é fornecido com lâminas de mistura(15, 16) localizadas na câmara de pós-mistura (37).

11. Misturador de acordo com a reivindicação 9, em que as lâ-minas de mistura (15, 16) são desenhadas por características de fluxo favo-ráveis e têm uma seção transversal essencialmente rombóide, duas lâminasde mistura opostas por plano ou todas as lâminas de mistura tendo uma ex-tremidade conformada em gota ou em gancho nos seus lados voltados paralonge da direção de rotação.

12. Montagem de dispensa incluindo um cartucho duplo ou umaparelho de dispensa e um misturador dinâmico como definido em uma dasreivindicações de 1 a 11, o cartucho duplo ou o aparelho de dispensa tendosaídas e as entradas do misturador cujos diâmetros são diferentes, em que asaída maior é possível deslizar sobre a entrada maior e a saída menor podeser inserida na entrada menor.

13. Montagem de dispensa incluindo um cartucho duplo ou umaparelho de dispensa e um misturador dinâmico como definido em uma dasreivindicações de 1 a 12, em que a cobertura do alojamento do rotor (45) domisturador e do cartucho (3) ou do aparelho de dispensa compreende dispo-sitivos de codificação (56) correspondentes de modo a permitir a ligação domisturador somente em uma orientação particular.