Смеситель

Предлагаемое техническое решение относится к конструкциям смесителей для перемешивания ньютоновских жидкостей, суспензий и эмульсий и может найти применение в химической, пищевой, нефтехимической, биотехнологической,  фармакологической, и других отраслях промышленности.
Известно перемешивающее устройство, содержащее корпус, привод, вал с мешалкой, муфту, выполненную в виде пружины, тормозные элементы в виде колодок, образующих гидравлический клин с окружностью, описываемой лопастями мешалки (А.С. СССР № 1171082, В01 F7/16, опубл. 07.08.1985г.).
Недостатком такого перемешивающего  устройства является необходимость автоматического или ручного регулирования уровня жидких систем, что требует дополнительных затрат времени и энергии на установление оптимального уровня в смесителе, что приводит к снижению производительности перемешивающего устройства.
Известно перемешивающее устройство, содержащее вертикальную направляющую трубу, диффузор, выполненный в виде усеченного конуса с меньшим основанием, присоединенным к нижнему торцу направляющей трубы, вал, установленный внутри диффузора по его оси, мешалку, закрепленную на нижнем конце вала, и поплавок, выполненный в виде гидравлического затвора и закрепленный на верхнем конце вала внутри диффузора (А.С. СССР № 967536, В01 F5/16, опубл. 23.10.1982г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится, низкая скорость вращения перемешивающего устройства и возможность образования застойных зон в удаленных от мешалки периферийных областях аппарата, что приводит к снижению производительности.
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 с отверстием овальной формы, который закреплен на лопастях тихоходной мешалки и установлен осесимметрично с валом, и ведущей полумуфтой овальной формы, жестко закрепленной на валу, в нижней части корпуса смесителя осесимметрично установлен патрубок в виде седла, а в нижней части на лопасти тихоходной мешалки – заслонка с опорами (Патент РФ № 185535, B01F 7/16, B01F 7/18, опубл. 07.12.2018г.).
Недостатком такого смесителя является неустойчивое положение тихоходной мешалки, ее раскачивание при переменных расходах жидкости, инерционность и запаздывание регулирования уровня, что значительно снижает производительность.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявленному объекту и выбранному за прототип является конструкция смесителя, состоящего из емкости, вала с мешалкой и рубашки для охлаждения или обогрева обрабатываемого продукта, причем вал в зоне смешения представляет собой цилиндрическую пружину, коэффициент упругости которой определяется условием
2
а=(2πn)·m,
(Патент РФ № 154488, B01F 7/24, опубл. 27.08.2015г.).
К недостаткам такого смесителя относится необходимость регулирования уровня жидких систем в смесителе. Автоматическое или ручное регулирование уровня в смесителе происходит с запаздыванием, что может привести к снижению качества смешения и производительности смесителя.
Техническим результатом предлагаемой конструкции смесителя является увеличение его производительности.
Поставленный технический результат достигается тем, что смеситель, состоящий из емкости, крышки, вала с мешалкой, рубашки для охлаждения или обогрева обрабатываемого продукта, патрубков для подвода и отвода обрабатываемого продукта, отличающийся тем, что патрубок для подвода обрабатываемого продукта герметично припаян на боковой стенке трубки, осесимметрично закрепленной на крышке, причем внутри трубки установлена цилиндрическая пружина, к которой присоединен поплавок, представляющий собой гидрозатвор с жестко соединенным валом с мешалкой.
Поплавок, присоединенный к цилиндрической пружине, представляющий собой гидрозатвор, позволяет осуществлять оперативное саморегулирование уровня жидких систем в смесителе. Как правило, регулирование уровня в смесителе происходит в ручном или в автоматическом режиме, что требует энергетических или физических затрат. Для установления заданного значения уровня в этих режимах работы требуется определенное время. Поплавок, представляющий собой затвор и присоединенный к цилиндрической пружине, соединенной с электродвигателем, моментально меняет свое положение при переменной нагрузке по расходу жидких систем. Происходит саморегулирование уровня в смесителе без запаздывания, которое не требует оперативного внешнего вмешательства.
Подача жидких систем в смеситель в непрерывном или периодическом режиме в производственных условиях осуществляется при различных внешних воздействиях, что приводит к необходимости внешнего вмешательства в процесс работы. Саморегулирование уровня в предлагаемой конструкции смесителя происходит на протяжении всей его работы, по мере накопления жидких систем в аппарате.
Использование цилиндрической пружины, соединяющей поплавок мешалки и электродвигатель, позволяет проводить процесс смешения в высокоинтенсивном режиме за счет  возвратно-поступательных движений перемешивающего устройства.
Предлагаемая конструкция смесителя позволяет интенсивно перемешивать частицы или капли дисперсной фазы, имеющие плотность меньшую, чем плотность жидкости, у поверхности жидких систем, так как поплавок всегда будет перемещаться к поверхности жидкости независимо от колебаний ее уровня в корпусе аппарата.
На фигуре представлен общий вид предлагаемой конструкции смесителя.
Смеситель состоит из корпуса 1 емкости со съемной крышкой 2, на которой осесимметрично с корпусом прикреплена трубка 3. На боковой стенке трубки 3 герметично припаян патрубок для подвода 4 смешиваемых продуктов. В трубке 3 расположена цилиндрическая пружина 5, присоединенная к муфте 6 привода 7. Цилиндрическая пружина 5 соединена с поплавком 8, прикрепленным к валу 9 с мешалкой 10. В нижней части корпуса 1 установлен патрубок отвода 11 обрабатываемого продукта. На стенке и днище корпуса 1 установлена рубашка 12 с патрубками подвода 13 и отвода 14 теплоносителя. На рубашке 12 закреплены опоры 15.
Смеситель работает следующим образом. В корпус 1 через патрубок подвода 4 заливают перемешиваемую жидкую систему. Поплавок 8 всплывает вместе с валом 9 и мешалкой 10. От привода 7 через муфту 6 передается вращение к мешалке 10. При увеличении уровня жидких систем в смесителе поплавок 8, представляющий собой гидрозатвор, всплывает и прикрывает отверстие трубки 3, через которое смешиваемые продукты поступают в корпус 1. При снижении уровня жидких систем поплавок 8 снижается и открывает отверстие трубки 3. Смеситель может работать и в промежуточном режиме, когда отверстие в трубке 3 открыто частично и жидкие системы просачиваются через отверстие трубки 3, что позволяет осуществлять оптимальное саморегулирование уровня жидких систем в смесителе.
Таким образом, приклепление патрубка для подвода 4 обрабатываемого продукта на боковой стенке трубки 3, осесимметрично закрепленной на крышке 2, и расположение внутри трубки 3 цилиндрической пружины 5, к которой присоединен поплавок 8, представляющий собой гидрозатвор с жестко соединенным валом 9 с мешалкой 10, приводит к оперативному саморегулированию уровня жидких систем в смесителе, снижает затраты на обслуживание смесителя, интенсифицирует процесс перемешивания и увеличивает производительность смесителя, поддерживая оптимальный уровень смешиваемых продуктов.