ПЕРЕМЕШИВАЮЩАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к конструкциям смесителей с вращающимися перемешивающими устройствами в неподвижных резервуарах, а именно к устройствам с вертикальной осью вращений месильного органа. Установка может найти применение в различных отраслях промышленности - в химической, в пищевой, в строительной и т.д. для смешивания компонентов до однородной массы высокой вязкости (до 400 Па·с) в сменных емкостях.
Известно множество конструкций смесителей с вертикально ориентированными лопастными мешалками.
Одним из направлений развития устройств данного назначения являются усовершенствования, позволяющие повысить интенсивность и качество перемешивания вязких сред. Так в патенте РФ 2002492 [патент на изобретение РФ 2002492, опубл. 15.11.93] описана конструкция аппарата с мешалкой, предназначенного для производства консистентной смазки. В этом аппарате лопастная мешалка установлена с обеспечением возможности совершения вращательного и вертикального возвратно-поступательного движения. В конструкции используются ползуны, выполненные из упругого материала, размещенные в профилированных пазах и образуют с ними кинематическую пару. Внутренний цилиндрический элемент, находясь с четырех сторон с помощью радиальных выступов и ползунов, в зацеплении в пазах наружного неподвижного элемента совершает возвратно-поступательное движение, которое передается лопастной мешалке. Недостатком лопастных мешалок является то, что они позволяют интенсивно перемешивать компоненты в приосевой зоне месильной емкости. Для перемешивания вязких компонентов в больших объемах они непригодны.
Известны мешалки, позволяющие перемешивать компоненты во всем объеме месильной емкости, в том числе в пристенных областях - это планетарные мешалки. В патенте РФ 2253507 [патент на изобретение РФ 2253507, опубл. 10.06.2005] описан планетарный смеситель вязких материалов, сателлиты планетарного механизма которого снабжены балансами через упругие элементы. Месильные органы устройства эксцентрично установлены на балансах. Усложнение траектории движения месильных органов и колебания повышают эффективность перемешивания. Однако, для особо вязких продуктов планетарные механизмы малоэффективны, т.к. использование массивных месильных органов резко увеличивает металлоемкость и энергоемкость.
В качестве прототипа выбрана машина для смешивания пищевых компонентов, описанная в патенте РФ 57634 [патент РФ на полезную модель 57634, опубл. 27.10.2006]. Устройство снабжено механизмом подъема-опускания, на котором установлена поворотная траверса с закрепленной на ней мешалкой с приводным механизмом месильного органа. Приводной механизм имеет в своем составе двигатель, связанный ременной передачей с зубчатой передачей, водило которой установлено в подшипниках и сообщает месильному органу (перемешивающей головке) вращательное движение вокруг собственной оси и планетарное движение (ротацию) вокруг оси месильной емкости.
Недостатком прототипа являются жесткая зависимость между параметрами ротации и параметрами вращения месильного органа вокруг своей оси, определяемая передаточным отношением, а также невозможность изменения радиуса ротации. Это ограничивает технологические возможности машины по ассортименту смешиваемых компонентов, а также ограничивает выбор используемых сменных емкостей.
Решаемая полезной моделью задача - расширение арсенала средств, а именно создание высокотехнологичной установки, предназначенной для перемешивания продуктов высокой вязкости.
Техническим результатом от использования предложенной конструкции является возможность независимого изменения скорости и направления вращения перемешивающей головки вокруг своей оси и параметров планетарного движения.
Поставленная задача решается тем, что перемешивающая установка имеет в своем составе вертикально ориентированную мешалку с перемешивающей головкой, закрепленной на ее валу с обеспечением возможности вращения перемешивающей головки вокруг собственной оси и ротации вала мешалки.
От прототипа установка отличается тем, что в корпусе мешалки установлено зубчатое опорное колесо, размещенное в зазоре между двумя плоскими кольцами, установленными неподвижно на стойках, закрепленных на корпусе мешалки. Это зубчатое опорное колесо взаимодействует с опорными шестернями, установленными на стойках вокруг него (зубчатого опорного колеса) с обеспечением возможности вращения шестерней вокруг своих осей. Вал мешалки проходит в радиальной прорези, выполненной в зубчатом опорном колесе и с одной стороны соединен с мотор-редуктором, установленным непосредственно на валу, а с другой стороны закреплен на подшипниках в корпусе вала мешалки. Корпус вала установлен на направляющих, закрепленных на зубчатом опорном колесе, с обеспечением возможности смещения корпуса вала мешалки вдоль радиальной прорези зубчатого опорного колеса. Перемешивающая установка снабжена вторым мотор-редуктором, обеспечивающим ротацию вала мешалки вокруг оси зубчатого опорного колеса, вал второго мотор-редуктора соединен с приводной шестерней, взаимодействующей с зубчатым опорным колесом. При этом корпус первого мотор-редуктора подвижно соединен с реактивным рычагом, консольно закрепленном на периферии корпуса мешалки с обеспечением возможности осуществления качательного движения вокруг вертикальной оси.
Предпочтительно снабдить установку механизмом подъема-опускания мешалки, включающим вертикальную стойку с закрепленной на ней кареткой, при этом на стойке закрепить пульт управления установкой.
Установка может быть снабжена устройством фиксации месильной емкости.
Для того, чтобы лучше продемонстрировать отличительные особенности полезной модели, в качестве примера, не имеющего какого-либо ограничительного характера, ниже описан предпочтительный вариант реализации полезной модели.
Пример реализации иллюстрируется Фигурами чертежей, на которых представлено: Фиг.1 - общая компоновка установки, Фиг.2 - механизм мешалки, Фиг.3. - привод ротации. Фиг.4 - вид В механизма мешалки, иллюстрирующий настроечное перемещение вала мешалки. Фиг.5 - схема, поясняющая движения перемешивающей головки.
На каркасе 1 установки закреплен механизм подъема-опускания мешалки 2, имеющий вертикальную стойку 3 с закрепленной на нем кареткой 4. На каркасе 1 устанавливается месильная емкость 5, закрепляемая при помощи устройства фиксации 6.
Внутри корпуса 7 мешалки установлено зубчатое опорное колесо 8. Оно размещено в зазоре между двумя плоскими кольцами 9, которые неподвижно закреплены на стойках 10, равномерно распределенных вокруг зубчатого опорного колеса 8. В кольца 9 встроены регулируемые по высоте вертикальные опоры 11, воспринимающие осевые нагрузки и предотвращающие перекос зубчатого опорного колеса 8. В зазоре между кольцами 9 на стойках 10 закреплены опорные шестерни 12, взаимодействующие с колесом 8. Они воспринимают радиальные нагрузки. Вращение шестерней 12 вокруг собственных осей обеспечивается при помощи установленных на стойках подшипников 13.
Вращение перемешивающей головки 14 вокруг своей оси осуществляется при помощи первого мотор-редуктора 15, непосредственно соединенного с валом 16 мешалки, на котором и закреплена перемешивающая головка 14. Вал 16 проходит через радиальную прорезь 17, выполненную в зубчатом опорном колесе 8.
Ротация вала 16 вокруг оси месильной емкости 5 (вокруг оси зубчатого опорного колеса) осуществляется посредством второго мотор-редуктора 18. Нижний конец вала 19 второго мотор-редуктора 18 на подшипнике 20 установлен на корпусе 7 мешалки. На валу 19 закреплена приводная шестерня 21, взаимодействующая с зубчатым опорным колесом 8.
Установка позволяет регулировать радиус R ротации (радиус окружности, по которой осуществляется планетарное движение перемешивающей головки 14). С этой целью вал 16 снабжен корпусом 22, в котором вал 16 установлен на подшипниках 23. При этом сам корпус 22 (фланец) вала установлен на направляющих 24, закрепленных снизу на зубчатом опорном колесе 8, параллельных его радиальной прорези 17. Настроечное смещение корпуса 22 вала (выбор радиуса R ротации) осуществляется при помощи радиально установленного винта 25, один конец которого закреплен на зубчатом опорном колесе 8, второй соединен с корпусом 22 вала.
Установка снабжена устройством, удерживающим первый мотор-редуктор 15 от проворота. Для этой цели применен реактивный рычаг 26, консольно закрепленный на поворотной вертикальной стойке 27, закрепленной на периферии корпуса мешалки. Корпус первого мотор-редуктора 15 подвижно соединен с реактивным рычагом 26. Качательное движение реактивного рычага относительно вертикальной оси (стойки 27) обеспечивается благодаря наличию двух подшипников 28, один из которых установлен на валу 16, второй на корпусе мотор-редуктора 15. Оба подшипника 28 опираются на края продольной прорези 29, выполненной в реактивном рычаге 26. Этот узел позволяет удерживать первый мотор-редуктор 15 от проворота.
На стойке 3 может быть установлен пульт управления установкой (на Фигурах не показано).
Перед началом работы установки месильная емкость 5, заполненная предназначенными для перемешивания компонентами, размещается на каркасе 1 и закрепляется при помощи элемента фиксации 6. Каретка 4 поднимает и опускает мешалку так, чтобы перемешивающая головка погрузилась в месильную емкость на заданный уровень.
Установка может работать в трех режимах.
Первый режим обеспечивает только вращение перемешивающей головки 14 вокруг своей оси. В этом режиме перемешивающая головка 14 устанавливается по оси месильной емкости 5, а именно по оси зубчатого опорного колеса 8, что соответствует R=0. Это настроечное смещение осуществляется с помощью винта 25 путем осевой установки корпуса 22 вала. После включения первого мотор-редуктора 15 перемешивающая головка осуществляет вращение вокруг своей оси со скоростью, которая выбирается исходя из параметров (густоты, вязкости и т.д.) перемешиваемого продукта. Параметры вращения и время цикла могут задаваться с пульта управления. Первый режим предназначен для перемешивания невязких продуктов, и преимущественно, в относительно узких емкостях, диаметр которых близок по величине внешнему диаметру перемешивающей головки.
Второй режим предусматривает работу установки только в режиме ротации. Вначале, с помощью винта 25 производится смещение корпуса 22 вала относительно оси зубчатого опорного колеса 8, тем самым задается радиус ротации оси перемешивающей головки R>0. Второй режим осуществляется только при включении второго мотор-редуктора 18, при отключенном первом мотор-редукторе 15. Крутящий момент от второго мотор-редуктора 18 через приводную шестерню 21 передается зубчатому опорному колесу 8, а, следовательно, закрепленному на нем корпусу 22 вала 16. При этом, как описано выше, реактивный рычаг 29 совершает качательное движение относительно оси стойки 27, (подобно движению маятника, но в горизонтальной плоскости). Вал 16 перемещается в прорези 17 реактивного рычага благодаря наличию подшипников 28. Этот режим предназначен для перемешивания не очень вязких продуктов и может использоваться для неглубоких и широких месильных емкостей 5.
Третий режим предусматривает одновременное вращение перемешивающей головки 14 вокруг своей оси и ротацию вала 16 вокруг оси зубчатого опорного колеса 8, то есть объединяет вместе два описанные выше режима. В этом случае при выключенных приводах настраивают радиус ротации R, после чего включают оба мотор-редуктора. Первый мотор-редуктор вращает перемешивающую головку вокруг ее оси, а второй мотор-редуктор через шестерню 21 вращает зубчатое опорное колесо, а, следовательно, сообщает месильному органу планетарное перемещение вокруг оси емкости.
Полезная модель имеет следующие преимущества, по отношению к прототипу и другим известным конструкциям.
- Зубчатое опорное колесо 8 опирается на периферийно расположенные осевые и радиальные опоры (опоры 11 и шестерни 12), что позволяет в центральной части разместить корпус 22 ведущего вала 16 с возможностью изменения радиуса его смещения относительно оси колеса 8, а соответственно, радиуса ротации.
- Первый мотор-редуктор 15 установлен непосредственно на вращающемся валу 16, что позволяет ему иметь возможность смещения в радиальном направлении вместе с валом. Крутящий момент привода воспринимается реактивным рычагом 26, шарнирно закрепленным к раме мешалки на вертикальной оси, что удерживает первый мотор-редуктор 15 от проворота.
- Наличие двух отдельных мотор-редукторов позволяют варьировать параметры вращения и ротации независимо друг от друга.
Эти преимущества делают установку высокотехнологичной, и при этом позволяют минимизировать ее массо-габаритные показатели при возможности перемешивания высоковязких продуктов в больших объемах.