Aparato de mezclado, que comprende: un cabezal (80) de mezclado que tiene un motor (82) hidráulico y un mezclador (42) sustancialmente cilíndrico que tiene elementos (44) de mezclado helicoidales que se extienden desde el mismo,

en el que el mezclador (42) sustancialmente cilíndrico está configurado para rotar con la potencia del motor (82) hidráulico dentro de una cámara (32) de mezclado para mezclar y propulsar fluidos de dos viscosidades diferentes a través de la cámara (32) de mezclado, en el que el cabezal (80) de mezclado comprende además un árbol (84) que conecta el motor (82) hidráulico y el mezclador (42) y dos cojinetes (88, 90) fijados en planos diferentes en un bastidor (86) para estabilizar la rotación del árbol (84), caracterizado porque un cojinete (90) está fijado a una parte del bastidor (86) que está en un plano transversal al eje del árbol (84) y los dos cojinetes (88, 90) están dispuestos en el bastidor (86) de modo que su fijación respectiva está dispuesta en una relación ortogonal

CAMPO DE LA INVENCIÓN

Esta invención se refiere a un mezclador que tiene elementos de mezclado helicoidales que pueden mezclar ingredientes de viscosidades drásticamente diferentes.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Cualquier mezclado de dos materiales diferentes requiere tener cuidado para garantizar que se alcanza la cantidad de mezclado deseada. Los materiales pueden ser diferentes en composición, densidad, viscosidad y otros factores.

Mezclar dos materiales diferentes que son reactivos entre sí complica el proceso de mezclado, porque la mecánica de mezclado puede crear condiciones en las que una reacción entre los dos materiales puede producirse prematura o involuntariamente.

En la química de polímeros se conocen sistemas de dos componentes como dos materiales diferentes que son reactivos después de mezclarse entre sí. El tiempo y la forma de mezclado implica una delicada combinación de parámetros para garantizar el mezclado adecuado de los dos componentes pero poca o ninguna reacción hasta que los componentes, mezclados apropiadamente, se hayan dispensado desde el aparato de mezclado.

Se conocen mezcladores helicoidales estáticos para mezclar un sistema espumado de dos componentes. Véase, por ejemplo, la patente estadounidense n.º 5.893.486 (Wasmire) o la patente estadounidense n.º 5.480.589 (Belser et al.). Desafortunadamente, los dos componentes sólo encuentran un mezclador helicoidal estático, es decir, fijo, que se considera insuficiente para propósitos comerciales porque los materiales de dos viscosidades diferentes se desplazan en trayectorias y a velocidades diferentes.

Se conocen también mezcladores dinámicos para mezclar un sistema de dos componentes. Véanse, por ejemplo, la patente estadounidense n.º 4.778.631 (Cobbs. Jr. et al.) y la patente estadounidense n.º 6.443.612 (Keller). Desafortunadamente, el mezclador dinámico no contiene elementos de mezclado helicoidales, haciendo de este modo que este dispositivo sea insuficiente para propósitos comerciales, debido al tiempo de permanencia en las cámaras de mezclado, el mezclador helicoidal empuja los materiales desde la cámara rápidamente.

Se conocen elementos de mezclado helicoidales dinámicos, pero no para su uso en el mezclado a alta presión de sistemas de dos componentes. La línea de serie D de Decker de mezcladores a baja presión se expone en www.liquidcontrol.com. Un cabezal de mezclado de uretano a baja presión también se identifica en www.edgesweets.com. El documento GB-A-1384467 describe un dispositivo de mezclado según el preámbulo de la reivindicación 1 y un procedimiento según el preámbulo de las reivindicaciones 6 y 8 para mezclar entre sí dos o más líquidos que comprende un alojamiento, un rotor montado en el alojamiento para su rotación con respecto a un eje longitudinal, una entrada de líquido y una salida de líquido. El documento GB-A-1313680 se refiere a un aparato de mezclado que comprende un cabezal de mezclado que tiene un motor hidráulico, un mezclador alimentado por el motor hidráulico dentro de una cámara de mezclado para mezclar fluidos de viscosidades diferentes, en el que el cabezal de mezclado comprende además un árbol que conecta el motor hidráulico y el mezclador y dos cojinetes para estabilizar la rotación del árbol. El documento US-A-3953006 da a conocer un aparato de conversión y dispensación manual, portátil para mezclar composiciones poliméricas, que comprende un alojamiento alargado, un tornillo rotatorio hueco, un árbol de accionamiento, al menos una paleta de mezclado situada en línea con y adyacente al extremo del tornillo y una boquilla de dispensación.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Lo que la técnica necesita, y ha necesitado durante un periodo de tiempo considerable, es un mezclador dinámico para un aparato de mezclado para un sistema de dos componentes diseñado para funcionar a condiciones de alta presión y alto cizallamiento, de manera que un sistema de dos componentes pueda mezclarse en profundidad y cizallarse en gran medida en un cabezal de suministro durante un tiempo de residencia rápido. Además, la técnica necesita un cabezal de mezclado portátil para suministrar el sistema de dos componentes en cualquier ubicación alejada de las bombas alimentadas que suministran los dos componentes diferentes al cabezal de mezclado.

La presente invención soluciona este problema de hace tiempo proporcionando un conjunto de cabezal de mezclado portátil según la reivindicación 1 que contiene un mezclador dinámico con elementos de mezclado helicoidales y un motor hidráulico para alimentar el mezclador helicoidal dinámico.

Además, esta invención se refiere a un mezclador que combina un elemento de mezclado helicoidal de alto cizallamiento con un volumen de retención muy pequeño en el cabezal de mezclado y un sistema de suministro único para proporcionar un mezclado altamente eficaz no alcanzable con ningún otro dispositivo. Un aparato construido según esta invención permite procesar sistemas reactivos de dos o más componentes que tienen razones y viscosidades drásticamente diferentes.

Dicho de otro modo, el aparato de la presente invención ha combinado los beneficios de un cabezal de mezclado de alto cizallamiento en un aparato de mezclado para materiales que requieren tiempos de residencia muy cortos y mezclado a alta presión.

Un aspecto de la presente invención es un aparato de mezclado que comprende un cabezal de mezclado que tiene un motor hidráulico y un mezclador sustancialmente cilíndrico que tiene elementos de mezclado helicoidales que se extienden desde el mismo, en el que el mezclador sustancialmente cilíndrico está configurado para rotar con la potencia del motor hidráulico dentro de una cámara de mezclado para mezclar y propulsar fluidos de dos viscosidades diferentes moviendo la cámara de mezclado.

Otro aspecto de la presente invención es un aparato de mezclado que comprende el mezclador dinámico descrito justo arriba tal como se usa en un entorno de mezclado de alta presión y alto cizallamiento que utiliza un suministro hidráulico de potencia al mezclador dinámico.

Otro aspecto de la presente invención es un procedimiento de uso del aparato de mezclado descrito justo arriba para mezclar dos fluidos que tienen viscosidades diferentes que se mueven a través del aparato de mezclado diseñado para un mezclado a alta presión con tiempos de residencia bajos.

Otro aspecto de la presente invención es un procedimiento de preparación de un material compuesto a partir de dos fluidos que tienen viscosidades diferentes que se mueven a través del aparato de mezclado descrito anteriormente.

Las características y ventajas se harán evidentes al considerar las realizaciones de la invención en vista de los dibujos siguientes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La figura 1 es una representación de una realización de un aparato de mezclado de la presente invención.

La figura 2 es una vista en perspectiva de una realización de un mezclador dinámico de la presente invención.

La figura 3 es una vista en planta lateral del mezclador de la figura 2.

La figura 4 es una vista en sección transversal del mezclador de la figura 3 a lo largo de la línea A-A.

La figura 5 es una vista en planta del conjunto de cabezal de una realización de la presente invención.

REALIZACIONES DE LA INVENCIÓN

Aparato de mezclado

Un aparato de mezclado útil en la presente invención es un sistema de dispensación tal como se observa en la figura 1. Los sistemas de dispensación apropiados para su uso en la presente invención están disponibles comercialmente de Polymer Processing Co. de Apopka, Florida, Estados Unidos. En la actualidad, es útil el sistema de dispensación de la marca Vader que tiene un caudal máximo de 9,5 ℓ/min (2,5 galones/minuto), una presión máxima de 20,7 MPa (3000 libras/plg2), un rango de viscosidades aceptables de 200-2500 centipoises y un consumo de aire de 1,4 m3/min (50 SCFM) a 0,6 MPa (90 libras/plg2), con dos bombas de desplazamiento positivo. Otros sistemas de dispensación están disponibles comercialmente de Polymer Processing Co. según una base de pedidos personalizada.

Normalmente, el sistema de dispensación de la marca Vader está diseñado para usar un elemento mezclador por impacto para un mezclado a alta presión.... [Seguir leyendo]

1. Aparato de mezclado, que comprende:

un cabezal (80) de mezclado que tiene un motor (82) hidráulico y un mezclador (42) sustancialmente cilíndrico que tiene elementos (44) de mezclado helicoidales que se extienden desde el mismo, en el que el mezclador (42) sustancialmente cilíndrico está configurado para rotar con la potencia del motor

(82) hidráulico dentro de una cámara (32) de mezclado para mezclar y propulsar fluidos de dos viscosidades diferentes a través de la cámara (32) de mezclado, en el que el cabezal (80) de mezclado comprende además un árbol (84) que conecta el motor (82) hidráulico y el mezclador (42) y dos cojinetes (88, 90) fijados en planos diferentes en un bastidor (86) para estabilizar la rotación del árbol (84), caracterizado porque un cojinete (90) está fijado a una parte del bastidor (86) que está en un plano transversal al eje del árbol (84) y los dos cojinetes (88, 90) están dispuestos en el bastidor (86) de modo que su fijación respectiva está dispuesta en una relación ortogonal.

2. Aparato de mezclado según la reivindicación 1, en el que el cabezal (80) de mezclado no es eléctrico y es portátil.

3. Aparato de mezclado según la reivindicación 1, en el que el mezclador (42) está configurado para rotar a desde aproximadamente 200 revoluciones por minuto hasta aproximadamente 5000 revoluciones por minuto.

4. Aparato de mezclado según la reivindicación 1, en el que el aparato de mezclado está diseñado para funcionar a una presión que oscila entre aproximadamente 3,4 y aproximadamente 13,8 MPa (de 500 a aproximadamente 2000 libras por pulgada cuadrada).

5. Aparato de mezclado según la reivindicación 1, en el que el mezclador (42) cilíndrico está configurado para propulsar fluidos a un caudal desde el aparato de mezclado que oscila entre aproximadamente 4,5 kg por minuto y aproximadamente 22,7 kg por minuto (de 10 libras por minuto a aproximadamente 50 libras por minuto).

6. Procedimiento de uso de un aparato de mezclado, que comprende las etapas de:

(a) alimentar un mezclador (42) helicoidal dinámico en una cámara (32) mediante un árbol conectado a un motor (82) hidráulico;

(b) suministrar dos fluidos de viscosidades diferentes al interior de la cámara (32); y

(c) mezclar los dos fluidos usando el mezclador (42) helicoidal dinámico,

en el que el aparato comprende además dos cojinetes (88, 90) fijados en planos diferentes en un bastidor (86) para estabilizar la rotación del árbol (84), caracterizado porque un cojinete (90) está fijado a una parte del bastidor (86) que está en un plano transversal al eje del árbol (84) y los dos cojinetes (88, 90) están dispuestos en el bastidor (86) de modo que su fijación respectiva está dispuesta en una relación ortogonal.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, en el que la viscosidad del segundo material es al menos el doble de la viscosidad del primer material.

8. Procedimiento de preparación de un material compuesto a partir de dos o más fluidos que tienen viscosidades diferentes, que comprende las etapas de:

(a) alimentar un mezclador (42) helicoidal dinámico en una cámara mediante un árbol (84) conectado a un motor (82) hidráulico;

(b) suministrar los dos o más fluidos de viscosidades diferentes al interior de la cámara (32); y

(c) mezclar los dos o más fluidos usando el mezclador (42) helicoidal dinámico a una velocidad de cizallamiento alta,

en el que el árbol (84) rota dentro de dos cojinetes (88, 90) fijados en planos diferentes en un bastidor (86) para estabilizar la rotación del árbol (84), caracterizado porque un cojinete (90) está fijado a una parte del bastidor

(86) que está en un plano transversal al eje del árbol (84) y los dos cojinetes (88, 90) están dispuestos en el bastidor (86) de modo que su fijación respectiva está dispuesta en una relación ortogonal.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que la viscosidad del segundo material es al menos el doble de la viscosidad del primer material.