RU141491U1 - Смеситель - Google Patents

Abstract

Смеситель, содержащий корпус, центральную быстроходную мешалку, закрепленную на валу привода, тихоходную мешалку, снабженную поплавком, выполненным в виде тора, жестко закрепленным в верхней ее части, и установленную соосно корпусу, и гидромуфту, ведомая полумуфта которой закреплена на лопастях тихоходной мешалки и выполнена в виде цилиндрического патрубка, установленного осесимметрично с валом, отличающийся тем, что на валу жестко закреплена ведущая полумуфта в виде цилиндра, на боковой поверхности которого в шахматном порядке установлены стержни из упругого материала, при этом отношение диаметра окружности, образованной свободными концами стержней, к внутреннему диаметру патрубка составляетгде d и D соответственно диаметр окружности, образованной свободными концами стержней, и внутренний диаметр патрубка.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к комбинированным устройствам для перемешивания высоковязких ньютоновских и неньютоновских жидкостей, растворов, суспензий и эмульсий и может найти применение в химической, нефтехимической, медицинской, пищевой, горнодобывающей и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах очистки промышленных и бытовых сточных вод.

Известна конструкция перемешивающего устройства, состоящего из комбинации быстроходной и тихоходной мешалок, закрепленных на соосных валах, быстроходном и тихоходном соответственно. Каждый из валов получает вращение от своего привода (Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками. - Л., Химия, 1975, с. 64)

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность конструкции, связанная с установкой двух соосных валов, подшипников, муфт и двух приводов, что увеличивает сложность эксплуатации и уменьшает срок стабильной работы перемешивающего устройства.

Известен смеситель, содержащий корпус, центральную быстроходную мешалку, закрепленную на валу привода, тихоходную мешалку, снабженную поплавком, выполненным в виде тора, жестко закрепленным в верхней ее части, и установленную соосно корпусу, и гидромуфту с ведомой полумуфтой, выполненной в виде патрубка, который закреплен на лопастях тихоходной мешалки и установлен осесимметрично с валом, а на валу жестко закреплена ведущая полумуфта, при этом ведущая полумуфта и отверстие в патрубке имеют овальную форму, а отношение длины малой оси овала в отверстии патрубка к длине большей оси овала ведущей полумуфты составляет

где L и l - соответственно длины малой оси овала в отверстии патрубка и большой оси овала ведущей полумуфты [патент №119640, РФ, B01F 7/16, 2012].

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся сложность эксплуатации и уменьшение стабильности работы смесителя, связанные с ограничением величины кольцевого зазора, определяемого выражением (1), так как его увеличение приводит к раскачиванию тихоходной мешалки и возможным ударам ее лопастей о корпус или к ударам ведущей и ведомой полумуфт друг о друга.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип относится смеситель, содержащий корпус, центральную быстроходную мешалку, закрепленную на валу привода, тихоходную мешалку, снабженную поплавком, выполненным в виде тора, жестко закрепленным в верхней ее части, и установленную соосно корпусу, и гидромуфту, ведомая полумуфта которой закреплена на лопастях тихоходной мешалки, причем ведомая полумуфта выполнена в виде цилиндрического патрубка, установленного осесимметрично с валом, при этом отношение внутреннего диаметра патрубка к диаметру вала составляет

где D и d - соответственно внутренний диаметр патрубка и диаметр вала [патент РФ №109010, B01F 7/16, 2011].

К причинам, препятствующим достижение заданного технического результата, относится раскачивание тихоходной мешалки, что может привести к ударам ее лопастей о корпус или к ударам цилиндрического патрубка ведомой полумуфты о вал. Это вызывает необходимость ограничения кольцевого зазора между внутренней поверхностью патрубка и валом выражением (2), так как его невыполнение приводят к проблемам эксплуатации и уменьшению стабильности работы смесителя.

Задачей предлагаемой конструкции смесителя является предотвращение ударов лопастей тихоходной мешалки о корпус смесителя и ударов цилиндрического патрубка ведомой полумуфты о вал.

Техническим результатом предлагаемой конструкции смесителя является повышение стабильности и устойчивости работы смесителя.

Поставленный технический результат достигается тем, что в смесителе, содержащем корпус, центральную быстроходную мешалку, закрепленную на валу привода, тихоходную мешалку, снабженную поплавком, выполненным в виде тора, жестко закрепленным в верхней ее части, и установленную соосно корпусу, и гидромуфту, ведомая полу муфта которой закреплена на лопастях тихоходной мешалки и выполнена в виде цилиндрического патрубка, установленного осесимметрично с валом, при этом на валу жестко закреплена ведущая полумуфта, выполненная в виде цилиндра, на боковой поверхности которой в шахматном порядке установлены стержни из упругого материала, причем отношение диаметра окружности, образованной свободными концами стержней, к внутреннему диаметру патрубка составляет

где d и D - соответственно диаметр окружности, образованной свободными концами стержней, и внутренний диаметр патрубка.

Жесткое закрепление ведущей полумуфты, выполненной в виде цилиндра, на валу позволяет ей вращаться осесимметрично с валом с числом оборотов, равным числу оборотов быстроходной мешалки. Отсутствие ограничений по длине и диаметру этого цилиндра позволяет варьировать эти параметры в широких пределах, а значит обеспечивать необходимое число оборотов тихоходной мешалки, что обеспечивает устойчивую стабильную работу смесителя с необходимым числом оборотов быстроходной и тихоходной мешалок.

Установка на боковой поверхности ведущей полумуфты стержней из упругого материала позволяет предотвращать при раскачивании лопастей тихоходной мешалки ее столкновения с корпусом. То же касается и невозможности столкновений вала и цилиндра ведущей полумуфты и патрубка ведомой полумуфты, что так же увеличивает срок службы и лопастей тихоходной мешалки, и обеих полумуфт, а значит обеспечивает стабильную и устойчивую работу смесителя на длительный период эксплуатации.

Установка стержней в шахматном порядке предотвращает динамический разбаланс вала с быстроходной мешалкой. Это также снижает возможность раскачивания быстроходного вала с цилиндром ведущей полумуфты и увеличивает стабильность и устойчивость работы смесителя.

Уменьшение нижнего предела, равного 0,9, в соотношении (3) диаметра окружности, образованной свободными концами стержней, к внутреннему диаметру патрубка, увеличивает вероятность столкновения при раскачивании лопастей тихоходной мешалки с корпусом и поверхности цилиндра ведущей полумуфты с поверхностью патрубка, что снижает устойчивость и стабильность работы смесителя, так как зазор между свободными концами стержней и поверхностью патрубка возрастает. Увеличение верхнего предела соотношения (3) сверх указанного значения, равного 0,95, приводит к уменьшению зазора между свободными концами стержней и поверхностью патрубка, снижению раскачивания лопастей тихоходной мешалки и уменьшению эффективности перемешивания в периферийной зоне работы тихоходной мешалки у стенок корпуса и возможности образования застойных зон, особенно при перемешивании высоковязких неньютоновских жидкостей.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемой конструкции смесителя, на фиг. 2 - продольное сечение A-A в зоне установки гидромуфты.

Смеситель содержит центральную быстроходную мешалку 1 (например, лопастную, пропеллерную или турбинную мешалку) для центрального быстрого перемешивания, закрепленную на валу 2 привода (на фиг. 1 не показан), и тихоходную мешалку 3 (например, рамную или якорную), установленную соосно с валом 2 в корпусе 4 для периферийного медленного перемешивания, к лопастям которой прикреплен поплавок 5, выполняющий роль опоры тихоходной мешалки 3 и выполненный в виде пустотелого тора, и ведомая полумуфта, выполненная в виде цилиндрического патрубка 6, установленного осесимметрично с валом 2, при этом внутренний диаметр патрубка равен D. На валу 2 в зоне установки цилиндрического патрубка 6 жестко закреплена ведущая полумуфта 7 в виде цилиндра, на боковой поверхности которого в шахматном порядке установлены стержни 8 из упругого материала, длина которых такова, что отношение диаметра d окружности, образованной свободными концами стержней 8, и внутренний диаметр D патрубка 6 подчиняются соотношению (3).

Смеситель работает следующим образом. Вал 2 с быстроходной мешалкой 1, создающей зону перемешивания в центральной части корпуса 4, вращается от привода с числом оборотов n₁. Крутящий момент к тихоходной мешалке 3, создающей зону перемешивания в периферийной части корпуса 4 и вращающейся с числом оборотов n₂<n, передается через кольцевой зазор δ между внутренней поверхностью патрубка 6 и боковой поверхностью цилиндра ведущей полумуфты 7, образующей с патрубком 6 ведомой полумуфты гидромуфту типа «цилиндр-цилиндр» и использующей в качестве рабочей жидкости саму перемешиваемую жидкость.

Так как поплавок 5 находится на поверхности перемешиваемой жидкости, то патрубок 6 постоянно погружен в нее на всей длине и колебание уровня жидкости не влияет на передаваемый крутящий момент от вала 2 к тихоходной мешалке 3. Изменение крутящего момента и числа оборотов n₂ тихоходной мешалки 3 можно производить, варьируя длину цилиндра ведущей полумуфты 7 и величину кольцевого зазора δ между боковой поверхностью этого цилиндра и внутренней боковой поверхностью патрубка 6. Этот зазор может варьироваться в широких пределах, так как ограничение на него по сравнению с прототипом сняты. Для маловязких жидкостей в смесителях среднего и малого объемов для снижения числа оборотов n₂ тихоходной мешалки необходимо уменьшать длину цилиндра ведущей полумуфты 7 или увеличивать зазор между рабочими боковыми поверхностями полумуфт 6 и 7, что вызовет уменьшение крутящего момента, передаваемого, к лопастям тихоходной мешалки 3.

Стержни 8 из упругого материала при соударении с внутренней боковой поверхностью патрубка 6 во время раскачивания при вращении тихоходной мешалки 3 не позволяют увеличить размах колебаний, так что лопасти тихоходной мешалки 3 не сталкиваются со стенкой корпуса 4. Рабочие боковые поверхности цилиндра ведущей полумуфты 7 и патрубка 6 также не могут столкнуться друг с другом из-за упругого отталкивания стержней 8 от внутренней боковой поверхности патрубка 6. Небольшие радиальные колебания лопастей тихоходной мешалки 3, допускаемые зазором δ между свободными концами стержней 8 и боковой поверхностью патрубка 6, так как диаметр d, образованный свободными концами стержней 8 меньше внутреннего диаметра D патрубка 6 согласно соотношению (3), способствуют уменьшению застойных зон и интенсифицируют процесс перемешивания у стенок корпуса 1.

Таким образом, предлагаемая конструкция смесителя, в котором на валу 2 жестко закреплена ведущая полумуфта 7 в виде цилиндра, на боковой поверхности которого в шахматном порядке установлены стержни 8 из упругого материала с соотношением диаметра d окружности, образованной свободными концами этих стержней 8, к внутреннему диаметру D патрубка ведомой полумуфты, соответствующим условию (3), позволяет стабилизировать работу смесителя и обеспечить его устойчивую работу на длительный период времени без остановки на ремонт.

Ведущую полумуфту 7 в виде цилиндра, на боковой поверхности которого в шахматном порядке закреплены стержни 8 из упругого материала несложно изготовить. Например, это может быть отливка или штамповка из резины или полимера.

Claims (1)

1. Смеситель, содержащий корпус, центральную быстроходную мешалку, закрепленную на валу привода, тихоходную мешалку, снабженную поплавком, выполненным в виде тора, жестко закрепленным в верхней ее части, и установленную соосно корпусу, и гидромуфту, ведомая полумуфта которой закреплена на лопастях тихоходной мешалки и выполнена в виде цилиндрического патрубка, установленного осесимметрично с валом, отличающийся тем, что на валу жестко закреплена ведущая полумуфта в виде цилиндра, на боковой поверхности которого в шахматном порядке установлены стержни из упругого материала, при этом отношение диаметра окружности, образованной свободными концами стержней, к внутреннему диаметру патрубка составляет

   $$\frac{d}{D}=(\mathrm{0,9}÷\mathrm{0,95}),$$

   

   где d и D соответственно диаметр окружности, образованной свободными концами стержней, и внутренний диаметр патрубка.

   

Images