УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ

Полезная модель относится к устройствам для перемешивания жидких реактивов в стандартной таре, преимущественно в стандартных 200 литровых бочках, в частности, компонентов «А» и «Б» при производстве изделий из пенополиуретана.
Воспроизводимость технологического процесса изготовления изделий из пенополиуретана в значительной степени связана с точностью поддержания заданной температуры компонентов «А» и «Б» и однородностью их состава (гомогенности).
По своему составу пенополиуретан относиться к двухсоставному веществу, его образуют так называемые компоненты «А» и «Б». Компонент «А» - это гидроксилсодержащий элемент.Он представляет собой смесь ряда химических соединений, таких как полиэфиры и эмульгаторы, способные вспенивать и сшивать агенты. При реакции с другим компонентом «Б», компонент «А» способствует созданию полимерной основы пенополиуретана. Имеют склонность при хранении расслаиваться и давать осадок, а динамика химических реакций при взаимодействии компонентов «А» и «Б» зависит от их температуры.
Известно большое количество термостатированных подогревателей, обеспечивающих подогрев с термостатированием компонентов А и Б непосредственно в транспортной таре перед запуском реактивов в технологический процесс.
Так известны термостатированные нагреватели типа рубашки, одеваемые на бочку, Фиг. 1. (www.mirnagreva.ru/barrel.html#barrel_2_4) или прогреваемого термостатированного ящика, в который вставляется бочка, Фиг. 2
Главным недостатком данных технических решений является невозможность перемешивания реактивов во время подогрева, что крайне желательно для, например, компонентов «А» и «Б», применяемых для изготовления изделий из пенополиуретана, так как эти компоненты имеют тенденцию к расслоению и оседанию на дно бочки при хранении.
Известны устройства, позволяющие перемешивать содержимое внутри прогреваемой емкости. Так, например, известны магнитные мешалки с нагревом Kera-Disk (www.heidolph-rus.ru), предназначенные для перемешивания с нагревом до 20 литров жидкости (Фиг. 3). Недостатком магнитных мешалок в том, что резервуар с перемешиваемой жидкостью обязан иметь хотя бы одну немагнитную стенку. Но интересующие нас реактивы, компоненты «А» и «Б», применяемые для изготовления изделий из пенополиуретана, чаще всего поступают в стандартных стальных бочках и не имеют немагнитных стенок.
Известны мешалки для жидкостей, опускаемые в подогреваемую емкость сверху через открытую крышку или горловину. Например, мешалка вертикальная HT-120DX-Se (http://avers-nw.ru/product_77.html), Фиг. 4
Однако, как правило, мешалки такого типа предназначены для перемешивания небольшого (до 20 литров) количества жидкости и не позволяют выполнить качественное перемешивание достаточно густого реактива в бочке объемом до 200 литров, с узкой горловиной.
Наиболее предпочтительным вариантом является перемешивание непосредственно в транспортной таре. Патент RU 2058810 «Устройство для перемешивания и слива лакокрасочных материалов из типовой бочки». Рисунок на Фиг. 5.
В соответствии с данным патентом перемешивание лакокрасочных материалов осуществляется непосредственно в транспортной таре - типовой 200 литровой бочке, которая закрепляется в вертикальном положении на специальном устройстве и подвергается вращению вокруг горизонтальной оси.
Недостатком данного изобретения является отсутствие возможности подогрева содержимого в бочке одновременно с перемешиванием.
В качестве прототипа выбрано «Устройство для перемешивания жидкостей» SU 1481095. См рисунок на Фиг. 6.
Изобретение относится к смесительной технике, включает привод, позволяющий вращать вокруг горизонтальной оси цилиндрическую тару (Т) с жидкостью, лежащую на боку, причем ее ось при вращении покачивается за счет эксцентричных роликов (Э), на которых она установлена, и позволяет повысить надежность привода за счет установки на одном из эксцентричных роликов скользящей наружной обоймы (О), что ликвидирует проскальзывание, которое происходит между тарой (Т) и Э. Вращение от привода через цепную передачу, оси и муфты передается Э, которые приводят в движение свободно установленную Т с краской. Благодаря наличию Э Т кроме вращательного движения совершает еще и колебательное движение относительно своей оси, чем достигаются интенсивное взбалтывание и перемешивание краски в Т. При наличии асимметрии в Э при вращении возникшее различие в окружных скоростях и усилиях воспринимается скользящей наружной обоймой (О), которая проворачивается на величину, равную разности окружных скоростей.
Недостатком данного технического решения является отсутствие возможности подогрева жидкости в бочке одновременно с ее перемешиванием.
Предлагаемая полезная модель обеспечивает следующий технический результат - обеспечение возможности подогрева жидкости в типовой 200 литровой бочке при одновременном ее перемешивании путем вращения бочки.
Технический результат достигается тем, что устройство для перемешивания жидкостей, имеющее привод для вращения вокруг горизонтальной оси бочки, лежащей на боку, помещают в теплоизолированный объем с двумя крышками с уплотнениями по периметрам: боковой для закатывания бочки с жидкостью на вращающиеся обрезиненные ролики и торцевой для отбора жидкости через штуцер с краном, установленный в горловину бочки, причем теплоизолированный объем снабжен нагревательными элементами, датчиком температуры воздуха в теплоизолированном объеме, позволяющим осуществлять контроль и автоматическое поддержание температуры воздуха в объеме с помощью микропроцессорного блока, и инфракрасным пирометром для контроля температуры жидкости в бочке. Конструкция предлагаемого устройства приведена на Фиг. 7.
Сущность полезной модели поясняется на примере реальной конструкции, изображенной на схеме (Фиг. 7) и фотографии (Фиг. 8).
Бочка с жидкостью 1 уложена в горизонтальном положении в теплоизолированный объем 2 через боковую крышку 3 на вращающиеся обрезиненные ролики 4. Вращение первого ролика (ближнего к открытой боковой крышке на Фиг. 8) обеспечивает мотор-редуктор 5. Скорость вращения ролика такова, что бочка вращается со скоростью около 2 оборотов в минуту. Второй ролик вращается за счет трения о саму вращающуюся бочку.
В нижней части теплоизолированного объема установлены четыре электронагревателя 6 (ТЭНы по 1,5 кВт каждый) с оребренной поверхностью, предназначенные для подогрева воздуха в объеме устройства. Содержимое бочки прогревается теплопередачей через ее стенки от нагретого воздуха. Температура воздуха контролируется датчиком 7. В одном корпусе с датчиком 7 установлен датчик инфракрасного пирометра, позволяющего оценивать температуру жидкости внутри бочки по температуре ее торцевой стенки.
Управление работой мотор-редуктора осуществляется с блока питания 8. Управление работой нагревателей и поддержание заданной температуры воздуха обеспечивается с помощью цифрового микропроцессорного блока 9.
Отбор части подогретой жидкости из бочки может быть осуществлен без извлечения бочки наружу при закрытой боковой крышке через торцевую крышку 10 с помощью штуцера с краном 11, установленного в горловину бочки. Для этого впереди вращающейся бочки предусмотрено свободное пространство, а вращение должно быть остановлено с пульта управления таким образом, чтобы кран оказался в нижней части бочки. Частичный отбор жидкости из горизонтально лежащей бочки удобен при работе с небольшими порциями жидкости. При работе с ее значительным количеством (все содержимое бочки за 1 раз) подогретая до нужной температуры бочка целиком извлекается из теплоизолированного объема через боковую крышку.
Загрузка и выгрузка бочек с жидкостью выполняется с помощью ручного кантователя, изображенного на Фиг. 9. (Кантователь не входит в состав устройства для перемешивания и не является предметом рассмотрения в данной заявке на полезную модель).
Кантователь такого типа позволяет опрокинуть стоящую бочку на бок, и она оказывается на нужной высоте рядом с теплоизолированным объемом, после чего ее легко закатить на ролики, или наоборот, извлечь бочку из устройства для перемешивания. Устройство перемешивателя снабжено колесами с регулируемой высотой, что позволяет легко отрегулировать его высоту по отношению к высоте кантователя. (Не следует забывать, что вес бочки с жидкостью может достигать 250 кг!)
Кроме того, колеса помогают перемещать устройство для перемешивания по цеху или производственному участку, что облегчает работу с ним и повышает производительность труда.
В конструкции, приведенной на Фиг. 8, в качестве теплоизолятора применен экструдированный пенополистирол толщиной 50 мм, а сама конструкция применяется для подогрева и перемешивания компонентов «А» и «Б», необходимых для приготовления пенополиуретана.
Решающими факторами для обеспечения воспроизводимости технологического процесса при изготовлении изделий из пенополиуретана являются поддержание неизменной температуры реактивов, так как динамика химических реакций при взаимодействии компонентов «А» и «Б» существенно зависит от температуры, и их однородность (гомогенность), достигаемая тщательным перемешиванием компонентов.
Предлагаемая полезная модель обеспечивает требуемую воспроизводимость технологического процесса. Для этого приходится применять одновременно два таких устройства, свое для каждого из двух компонентов. В принципе, возможно изготовление устройства для подогрева и перемешивания двух бочек одновременно.
По технологии, рекомендованной разработчиками компонентов «А» и «Б», требуется обеспечить их температуру в диапазоне 18-25°C, зафиксировать температуру на одном уровне, например +20°C и поддерживать ее с точностью не превышающей ±1°C.
Процесс прогрева холодной жидкости в бочке, доставленной в цех из неотапливаемого склада в зимнее время, занимает достаточно много времени (до 24 часов и более). Поэтому процесс прогрева разделяют на 2 этапа: предварительная доставка тары с реактивом со склада в отапливаемое помещение цеха и их пассивный нагрев при температуре воздуха в цеху в течение суток и, на втором этапе, прогрев до нужной температуры в устройстве перемешивания в течение около 12 часов. Температура воздуха в объеме устройства поддерживается на уровне +50°C в начале процесса подогрева-перемешивания и снижается до 25°C в конце процесса. Измерение температуры жидкости в объеме вращающейся бочки ведется встроенным пирометром по температуре торцевой стенки бочки.
Следует заметить, что в зимнее время для достижения нужной температуры компоненты «А» и «Б» следует подогревать, а в летнее время температура окружающего воздуха иногда достигает таких значений, что компоненты требуется охлаждать. Наличие теплоизолированного объема в конструкции устройства для перемешивания жидкостей позволяет дополнить конструкцию холодильной системой требуемой мощности, чтобы обеспечить и эту задачу.
Наличие двух самостоятельно изготовленных заявителем настоящей полезной модели устройств для перемешивания с подогревом компонентов «А» и «Б» позволило существенно увеличить выход высококачественных сэндвич-панелей из пенополиуретана с высокой воспроизводимостью значений коэффициента теплопередачи, плотности и прочности.