ПЕРЕМЕШИВАЮЩЕЕ ИЛИ ДИСПЕРГИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
MIXING OR DISPERSING DEVICE

Изобретение относится к перемешивающему или диспергирующему устройству, имеющему герметично закрытую смесительную камеру, диспергирующий рабочий орган, приводимый во вращение в этой смесительной камере вокруг центральной оси и имеющий стержневидный элемент для передачи силы привода на этот рабочий орган, и сам такой привод, находящийся вне смесительной камеры, причем стержневидный элемент соединен на входе в смесительную камеру с мембраной, которая является частью стенки смесительной камеры, и стержневидный элемент выполнен с возможностью приведения в качательное движение при помощи привода, так что его конец, находящийся внутри смесительной камеры, совершает круговое движение.
Из уровня техники уже известны перемешивающие или смешивающие устройства, например из DE-A-1557186 или DE-A-2440079, в которых стержневидные элементы на входе в смесительную камеру соединены с мембраной и каждый стержневидный элемент при передаче усилия соединенного с ним привода выполняет качательное движение. В этих устройствах, однако, перемешивающий или смешивающий рабочий орган соединен со стержневидным элементом, так что он должен выполнять вместе со стержневидным элементом качательное движение. Поэтому такие устройства могут работать только с малой скоростью вращения, они хотя и перемешивают или смешивают имеющийся материал, но, возможно, с недостаточно хорошим результатом. Кроме того, при передаче силы в этих устройствах возникает дисбаланс, и для таких устройств - по причине качательного кругового движения - требуется много места.
Поэтому стоит задача усовершенствования устройства указанного типа, причем таким образом, чтобы при незначительной потребности в площади при помощи такого устройства достигался бы хороший результат смешивания или перемешивания.
Для решения этой задачи предусмотрено, что рабочий орган состоит из нескольких размалывающих элементов или шариков, помещенных в смесительную камеру. При этом вращательное движение привода превращается сначала в качательное движение стержневидного элемента, конец которого, находящийся в смесительной камере, совершает круговое движение. Это движение в смесительной камере приводит к тому, что находящийся там смешиваемый материал, так же как и размалывающие элементы, захватывается концом стержневидного элемента и приводится в движение. Во время этого движения происходит множество столкновений размалывающих элементов и, вместе с тем, смешивание содержимого смесительной камеры, при необходимости при соответственно высокой скорости вращения привода происходит также желаемое размельчение или растворение смеси или диспергирование. Благодаря размещению стержневидного элемента на мембране и выполняемому им качательному движению можно создать смесительную камеру значительно меньшую, в которую можно помещать смешиваемый материал. В этой смесительной камере стержневидный элемент совершает качательные движения с известным отклонением, зависящим от гибкости мембраны, и приводит в движение измельчающие элементы или шарики, а также сам смешиваемый материал.
Мембрана, отклоняясь, позволяет стержневидному элементу двигаться, не вращаясь вокруг его собственной оси, в результате чего можно не устанавливать прокладочные кольца или подобные им уплотнительные элементы в области входа этого стержневидного элемента в смесительную камеру, и она останется уплотненной. Более того, несмотря на вход приводного элемента, получается герметично уплотненная смесительная камера, в которой рабочий орган можно механически привести во вращение при помощи этого приводного элемента.
В другом примере выполнения перемешивающего или диспергирующего устройства стержневидный элемент, расположенный по обе стороны мембраны, целесообразно опирается на мембрану.
Преследуемую передачу и преобразование вращательного движения привода можно особенно просто осуществить в другом примере выполнения перемешивающего или диспергирующего устройства, при котором стержневидный элемент своим концом, обращенным к приводу, свободно входит в эксцентрическую область вращающейся части привода, так как качательное движение стержневидного элемента в этом случае происходит путем захвата его средством, предусмотренным для этого на приводе.
Предпочтительная форма выполнения диспергирующего устройства может заключаться в том, что привод имеет штифт, который вращается вокруг своей поперечной оси, соосной с приводной осью, и который прилегает к концу стержневидного элемента, находящемуся на стороне привода, и приводит, таким образом, стержневидный элемент в качательное движение.
В одной из форм выполнения перемешивающего или диспергирующего устройства целесообразно, что стержневидный элемент и мембрана выполнены за одно целое. Однако возможны и другие целесообразные формы выполнения соединения стержневидного элемента с мембраной в виде части стенки смесительной камеры. Это соединение между стержнем и мембраной может быть выполнено герметично непроницаемо и с передачей усилия, например, путем химической реакции с материалами, из которых эти элементы изготовлены. Речь идет также и о форме выполнения, при которой оба элемента образуют цельное соединение, полученное методом двухкомпонентного напыления. Кроме того, возможно также склеить мембрану со стержнем или выполнить стержень двусоставным с фланцами, которые можно приклеить с двух сторон к мембране, приварить или соединить путем химической реакции. Все перечисленные меры подходят в любом случае для обеспечения герметичной непроницаемости мембраны. Наряду с этим, в общем, возможно также плотное соединение стержневидного элемента с мембранной путем зажима с соответствующей большой силой зажима.
Мембрану, как элемент стенки, можно установить на этой стенке, например, при помощи соединения путем зажима, т.е. при помощи зажимного элемента. Целесообразная форма выполнения прикрепления мембраны к упомянутой стенке может заключаться в том, что мембрану, при необходимости со стержневидным элементом, соединяют с остальной стенкой методом литья под давлением, приклеивания, сварки или т.п. непосредственно и без каких-либо дополнительных средств, таких как упомянутый выше зажимный элемент.
Другая выгодная форма выполнения представляет перемешивающее или диспергирующее устройство, в котором стержневидный элемент состоит из нескольких частей, предпочтительно имеет по одной части с каждой стороны мембраны. Для такой формы выполнения можно предусмотреть стержневидные элементы разных линейных размеров, которые можно дополнительно разместить на мембране, так что смесительные камеры можно выполнить с разной протяженностью, а потому и с разными объемами и при необходимости с неизменные поперечным сечением.
Наиболее выгодные по стоимости решения заявленного перемешивающего или диспергирующего устройства получаются тогда, когда стержневидный элемент выполнен прямолинейным или проходит прямолинейно. Однако возможны и другие формы выполнения, с другой геометрией стержня; кроме того, на стержневидном элементе можно расположить и другие элементы, поддерживающие рабочий процесс, например лопасть или другой подобный эксцентрический элемент.
В зависимости от цели применения перемешивающего или диспергирующего устройства пользователь может влиять на различные параметры желаемого рабочего процесса для достижения оптимального результата. Так, например, в процессе измельчения смеси используют только вероятно малое количество измельчающих элементов при высокой скорости, тогда как если смесь нужно быстро растереть, используют больше измельчающих элементов при меньшей скорости. Так как при этом играют роль размеры измельчающих элементов и материал, из которого они изготовлены, то в другой целесообразной форме выполнения заявленного перемешивающего или диспергирующего устройства предусмотрено, что измельчающие элементы имеют различные размеры, например от 0,25 мм до 8 мм, и/или они выполнены из разных материалов, например из стекла, или металла, или керамики. Вместе с приводной скоростью для каждого применяемого измельчающего элемента пользователь, ориентируясь на желаемый результат, выбирает уровень наполнения смесительной камеры с измельчающими элементами.
Выгодным образом в другой форме выполнения перемешивающего или диспергирующего устройства на смесительной камере можно предусмотреть съемную крышку, которую можно снимать для наполнения смешиваемым материалом, а также для замены рабочего органа. При этом нет необходимости крышку удалять полностью, а можно, во избежание ее потери, снабдить ее каким-нибудь дополнительным соединением, например с наружной стенкой смесительной камеры или подобным ему приспособлением, защищающим от ее потери.
В частности, крышка, а также другая стенка смесительной камеры перемешивающего или диспергирующего устройства может иметь прокалываемую мембрану, через которую с помощью канюли или шприца в смесительную камеру можно ввести смешиваемый материал или дополнительные или подмешиваемые компоненты или также извлечь их. При этом наиболее предпочтительно - как раз в том случае, когда устройство действительно применяют однократно, а затем уничтожают, и происходит, например, только извлечение при помощи канюли - сделать прокалываемой уже ту мембрану, на которую опирается стержневидный элемент, так что от другой мембраны можно отказаться. Однако, конечно, можно предусмотреть одновременно несколько прокалываемых мембран.
Кроме того, в другом выполнении заявленного перемешивающего или диспергирующего устройства с целью достижения еще лучшего результата смешивания или диспергирования на стенке, которая проходит параллельно оси, можно предусмотреть - по меньшей мере, в отдельных ее областях - выступы, ребра или подобные им приспособления, прерывающие поток и поддерживающие соответствующий процесс. Эти приспособления могут служить, опять же, для установки других элементов, ускоряющих рабочий процесс.
Изобретение поясняется ниже более подробно с помощью примеров выполнения, представленных на чертежах.
Фиг.1 показывает первую форма выполнения перемешивающего или диспергирующего устройства в разобранном виде;
фиг.2 - продольное сечение (вид сбоку) перемешивающего или диспергирующего устройства фиг.1 в собранном виде и в вертикальном положении с приводом снизу;
фиг.3 - продольное сечение (вид сбоку) другой формы выполнения перемешивающего или диспергирующего устройства, то же самое, только с приводом сверху;
фиг.4, 5 - поперечное сечение (два вида с торца) формы выполнения перемешивающего или диспергирующего устройства со стержневидным элементом и измельчающими элементами, находящимися в смесительной камере.
На фиг.1 представлено перемешивающее или диспергирующее устройство, обозначенное в целом цифрой 1 и имеющее по существу цилиндрический, трубообразный корпус 9, внутри которого сформирована герметично закрытая смесительная камера 5 (здесь не видна). В этой смесительной камере 5 находится перемешивающий или диспергирующий рабочий орган 2, который выполнен с возможностью приведения его во вращение вокруг центральной оси и на который при помощи стержневидного элемента 3 передается сила привода 4. Привод 4 с муфтой 4b находится вне смесительной камеры 5 на нижнем конце перемешивающего или диспергирующего устройства 1, которое выполнено с возможностью его насаживания на привод 4 и с возможностью установки в этой области на корпусе 9 перемешивающего или диспергирующего устройства 1 благодаря вспомогательным установочным средствам в виде штыковых затворов. На фиг.1 также видно, что стержневидный элемент 3 соединен на входе в смесительную камеру 5 с мембраной 6. Стержневидный элемент 3 установлен вместе с мембраной 6 на входе в смесительную камеру 5 при помощи кольцеобразного концевого замка 15, так что мембрана 6 образует часть стенки 7 смесительной камеры 5, оставшаяся часть которой образована стенками цилиндрического корпуса и крышки 8, находящейся на его конце, повернутом от привода 4. При помощи привода 4 стержневидный элемент 3 приводится в качательное движение, конец, находящийся в смесительной камере 5, совершает затем круговое движение, причем мембрана 6 выполняет это движение в известной степени в деформированном, перемешивающем движении. При этом рабочий орган 2, образованный измельчающими элементами 22 в виде шариков, также приводится в движение, причем воздействие стержневидного элемента 3 на рабочий орган 2 происходит эксцентрически относительно оси его вращения, а стержневидный элемент 3 опирается на мембрану 6.
Для запирания цилиндрического корпуса 9 и тем самым также и смесительной камеры 5 крышка 8 имеет прокалываемую мембрану (здесь не видно) и крепится при помощи резьбы, находящейся на внешней стороне корпуса 9, на конце корпуса 9, повернутом от привода.
На фиг.2 представлено перемешивающее или диспергирующее устройство 1 в собранном виде, насаженное на привод 4, установленный на основании (не показано). Привод 4 имеет при этом мотор 4а с муфтой 4b, укрепленной на оси вала мотора, который приводит во вращение стержневидный элемент 3, образующий с мембраной 6 одно целое. Это происходит благодаря тому, что обращенный к приводу 4 конец стержневидного элемента 3, выполненного за одно целое с мембраной 6, входит эксцентрически в пространство 4 с муфты 4b, где он захватывается штифтом 4d, проходящим вертикально к оси вращения и прилегающим к поверхности стержневидного элемента 3. Приведенный в движение штифт 4d вращается при этом вокруг своей поперечной оси, которая опять проходит концентрично относительно приводной оси. Положение этот штифта 4d и его диаметр определяют диаметр кругового движения концов стержневидного элемента 3 или угол между ним и приводной осью. Эксцентрическое вхождение в контакт конца стержневидного элемента 3, обращенного к приводу 4, приводит к тому, что другой его конец, обращенный к рабочему органу 2, входит так же эксцентрически в смесительную камеру 5.
Приведенные в движение концы стержневидного элемента 3, установленные мембраной 6, совершают круговое движение, так что на конце стержневидного элемента 3, повернутого от привода 4, перемешивающий или диспергирующий рабочий орган 2, выполненный здесь в виде различных по величине шариков в качестве измельчающих элементов 22, снова приводится в движение. Эти измельчающие элементы 22 расположены свободно в смесительной камере 5 и движутся вместе с перемешиваемым, смешиваемым или подвергаемым диспергированию материалом (здесь не показан) благодаря движению входящего в него конца стержневидного элемента 3.
На фиг.2 также видно отклонение мембраны 6 как следствие кругового движения концов качающегося стержневидного элемента 3, выполненного прямолинейным, что обозначает, что они во время работы подвержены прогибу, который и вызывает это отклонение или деформацию. При этом мембрана 6 зажата при помощи кольцеобразного концевого замка 15 на внутреннем краю стенки 7 и относительно свободного конца ограничения 7а смесительной камеры 5, выходящего в виде конуса в смесительную камеру 5 и выполненного в виде стенки, причем на противоположных концах ограничения 7а и концевого замка 15 находятся соответственно обегающие углубления 16 в виде канавок для приема утолщенного края мембраны 6.
Кроме того, видно, что внутри смесительной камеры на стенке 7, которая параллельна оси, находятся проходящее вдоль нее ребра с резцами, выполненные в виде приспособлений 10, прерывающих поток, тогда как между концевым замком 15 и ограничением смесительной камеры находятся фиксирующие или защелкивающие средства (подробно не представлены).
На своем конце, повернутом от привода 4, устройство 1 имеет крышку 8, которая навинчивается на корпус 9 при помощи наружной резьбы, находящейся на нем, и тем самым запирает указанный конец смесительной камеры. С торцевой стороны крышка 8 имеет прокалываемую мембрану 13, благодаря чему после снятия с привода 4 доступ к смеси, находящейся в смесительной камере 5, открыт с обеих торцевых сторон благодаря прокалыванию соответствующей мембраны 6, 13, а также, открыв крышку 8, смесь можно извлечь из смесительной камеры.
На фиг.3 представлена форма выполнения перемешивающего или диспергирующего устройства 1, которое в основном соответствует тому, что показано на фиг.2, хотя и стоит вертикально на крышке 8, тогда как привод 4 устройства 1 подведен сверху. Захват стержневидного элемента 3 происходит при этом снова при помощи штифта 4d, который расположен вертикально к оси вращения привода 4 и к которому прилегает конец стержневидного элемента 3, находящийся вне смесительной камеры 5 и обращенный к приводу 4. При отклонении мембраны 6 внутри смесительной камеры 5, он входит в данном случае наклонно сверху вниз в измельчающие элементы 22 перемешивающего или диспергирующего рабочего органа 2 и заставляет их двигаться благодаря своему собственному круговому движению.
Крышка 8 с находящейся на ней прокалываемой мембраной 13, которая перекрывает торцевое входное отверстие крышки 8 и запирает его, образует в этом случае нижнее окончание перемешивающего или диспергирующего устройства 1 и одновременно его опорную поверхность.
На фиг.4 и 5 представлены виды с торца перемешивающего или диспергирующего устройства 1, насаженного на привод 4, при снятой крышке 8 сверху, в двух различных положениях стержневидного элемента 3, который находится в движении, имеет по существу круглое поперечное сечение, а также закругленный конец и свободно входит в перемешивающий или диспергирующий рабочий орган 2 в виде измельчающих элементов 22, находящихся в смесительной камере 5. Кроме того, вершина конца стержневидного элемента 3, входящего в смесительную камеру 5, сглажена. Благодаря эксцентрическому и отклоняющему мембрану 6 воздействию конца стержневидного элемента 3, обращенного к приводу 4, на штифт 4d (здесь не виден), конец стержневидного элемента 3, находящийся в смесительной камере 5, также воздействует на рабочий орган 2 эксцентрически относительно приводной оси.
Описанное выше изобретение относится, таким образом, к перемешивающему или диспергирующему устройству 1, имеющему герметично закрытую смесительную камеру 5, рабочий орган 2, вращающийся вокруг центральной оси и имеющий стержневидный элемент 3 для передачи силы привода 4 на этот рабочий орган 2, и сам такой привод 4, находящийся вне смесительной камеры 5, причем стержневидный элемент 3 соединен на входе в смесительную камеру 5 с мембраной 6, которая является частью стенки 7 смесительной камеры 5, и стержневидный элемент 3 выполнен с возможностью приведения его в качательное движение при помощи привода 4, так что его конец, находящийся внутри смесительной камеры 5, совершает круговое движение.
Для достижения оптимального результата перемешивания, диспергирования или измельчения простыми средствами перемешивающее или диспергирующее устройство 1 выполнено так, что рабочий орган 2 образован рядом измельчающих элементов 22 или шариков, помещаемых в смесительную камеру 5.