ПЛАНЕТАРНЫЙ ЛОПАСТНОЙ СМЕСИТЕЛЬ
PLANETARY AGITATOR MIXER

Техническое решение относится к области устройств для смешивания различных сыпучих материалов и жидких сред и может найти применение в химической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности.
Известен циркуляционный лопастной смеситель [1], содержащий корпус, внутри которого размещено перемешивающее устройство в виде ротора, состоящего из верхней мешалки в виде кольца с двумя радиальными лопатками и нижней лопастной мешалки с двумя радиальными лопатками, отогнутыми в сторону, противоположную вращению. Недостатком данного смесителя является низкая производительность и качество получаемой смеси, а также образование воронки внутри корпуса, выбрасывание и налипание материала на крышку смесителя.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является лопастной смеситель [2], содержащий привод, перемешивающее устройство с мешалкой, смонтированные в литом корпусе привода. Корпус смесителя представляет собой цилиндрический бак. В момент загрузки и процесса смешения верхняя кромка корпуса смесителя плотно соединяется с цилиндрической канавкой конического раструба, прикрепленного к корпусу привода. Материал в корпус смесителя загружается через штуцер, укрепленный в коническом раструбе. К недостаткам данного устройства можно отнести следующие: наличие застойных зон в корпусе смесителя, невозможность приготовления высоковязких составов, длительность процесса смешения компонентов и недостаточное качество получаемой смеси.
Предлагаемое техническое решение позволяет повысить качество получаемой смеси и производительности смесителя за счет исключения застойных зон в рабочем объеме смесителя и интенсификации процесса смешивания компонентов при использовании нескольких мешалок, находящихся внутри цилиндрической емкости и вращающихся навстречу друг другу с различной скоростью, а также кругового движения всех мешалок относительно оси емкости для приготовления смеси и корпуса.
Предложенный смеситель содержит вертикально расположенный на направляющих станины корпус с патрубками, привод и перемешивающее устройство, состоящее из валов с мешалками, помещенное внутри цилиндрической емкости, имеющей возможность вертикального перемещения, перемешивающее устройство состоит из вращающихся навстречу друг другу центральной и периферийных мешалок, траектории лопастей которых перекрываются, и оснащено дополнительно планетарным редуктором, за счет которого перемешивающее устройство совершает вращательное круговое движение относительно емкости и корпуса, при этом периферийные мешалки вращаются быстрее, чем центральная мешалка. Периферийные лопастные мешалки, установленные на рядом расположенных валах перемешивающего устройства, повернуты на 90 градусов относительно друг друга. Зазор между цилиндрической стенкой емкости и краем лопасти периферийной мешалки составляет от 1 до 3 мм, зазор между донной частью емкости и нижнем краем мешалок от 1 до 5 мм.
Использование в смесителе перемешивающего устройства, состоящего из вращающихся навстречу друг другу центральной и периферийных мешалок, траектории лопастей которых перекрываются, совершающих вращательное круговое движение относительно емкости и корпуса, позволяет обеспечить интенсивное перемешивание компонентов смеси и исключить образование застойных зон в рабочем объеме емкости смесителя. Вращение периферийных мешалок с большей скоростью, по сравнению с центральной мешалкой, способствует лучшему перераспределению компонентов в объеме смеси и значительно уменьшает действие центробежной силы на частицы смешиваемых компонентов в центральной части емкости, исключая их перемещение к стенкам емкости. Изменяя форму лопасти мешалки, изгибая ее относительно оси вала, можно создать оптимальные условия смешивания компонентов смеси за счет создания значительных сдвиговых деформаций в зазоре между лопастями мешалок. Обеспечение минимального зазора до 1 мм между краем лопасти периферийной мешалки и стенками емкости уменьшает налипание вязкого материала на стенки емкости и улучшает его перемешивание. Зазор между лопастью и боковой стенкой емкости и дном емкости увеличивается соответственно до 3 и 5 мм при переходе к более габаритному оборудованию.
Сущность технического решения поясняется чертежами, где на фигуре 1 показан продольный разрез смесителя, на фигуре 2 поперечный разрез А-А на фигуре 1.
Смеситель состоит из корпуса 1, привода 2, планетарного редуктора 3. На валах привода перемешивающего устройства установлены мешалки 4 и 5. Мешалки имеют сложную геометрическую форму, обеспечивающую эффективное перемешивание компонентов в сопряжении между собой. Планетарный редуктор 3 предназначен для передачи вращения от привода 2 к мешалкам 4, 5 и кругового перемещения мешалок вокруг оси камеры смешения. Привод 2 сверху закрыт крышкой 6. Корпус 1 закреплен на направляющих 7. На крышке 6 установлены моторы-редукторы 8 и 9, обеспечивающие вращение мешалок и планетарного редуктора. К верхнему фланцу корпуса 1 крепится привод 2. Нижний фланец корпуса имеет центрующий поясок и уплотнение для соединения с емкостью 10 для приготовления смеси, в которой размещены мешалки. Емкость 10 перемещается в вертикальном направлении вдоль направляющих 7 с помощью подъемного устройства 11.
Смеситель работает следующим образом. В емкость 10 смесителя, находящуюся в верхнем положении и соединенную с корпусом 1, через патрубки, расположенные на вертикальной стенке корпуса 1, загружаются исходные компоненты. Затем патрубки закрываются крышками. Включается мотор-редуктор 8, который через привод 2 передает вращение мешалкам 4 и 5. При вращении мешалок компоненты смеси перемешиваются в емкости 10. Затем включается мотор-редуктор 9, который с помощью привода 2 обеспечивает круговое вращение планетарного редуктора 3, а также мешалок 4 и 5, установленных на валах редуктора, относительно корпуса 1 и емкости 10. После достижения требуемой степени однородности смеси вращение мешалок и редуктора прекращаются. Емкость 10 опускается вниз с помощью устройства 11 вдоль направляющих 7, снимается с перемещаемого стола, устанавливается на тележку и передается на следующую технологическую операцию. После выгрузки смеси из емкости 10 цикл технологических операций по приготовлению смеси повторяется.
Использование предлагаемого устройства для смешивания сыпучих материалов и жидких сред обеспечивает расширение области применения смесителя для различных составов, содержащих как высоковязкие жидкие компоненты, так и высокодисперсные сыпучие материалы, повышение однородности смеси вследствие интенсивного смешивания компонентов и исключения застойный зон в рабочем объеме емкости смесителя, а также увеличение его производительности. В настоящее время на кафедре МАХиПП БТИ планетарный лопастной смеситель с указанными признаками применяется в научных исследованиях по смешиванию сыпучих и жидких композиций и получения новых составов.
Источники информации
1. Богданов В.В., Торнер Р.В., Красовский В.Н., Регер Э.О. Смешение полимеров. Л.: Химия, 1979. Стр. 181.
2. Макаров Ю.И. Аппараты для смешения сыпучих материалов. М.: Машиностроение, 1973. Стр.125-126.