ПЕРЕМЕШИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
MIXING DEVICE

Изобретение принадлежит области машиностроения и относится к перемешивающим устройствам. Оно может быть применено в химической, строительной, пищевой промышленности как устройство, необходимое для интенсификации тепломассообменных процессов, для выравнивания концентраций и температур во всем объеме жидкости.
Известно устройство для перемешивания (Заявка на изобретение RU № 94025879 A1, кл. B28C 5/16), содержащее емкость, внутри которой находится съемный рабочий орган, а его привод выполнен в виде кривошипа, который через вращательную кинематическую пару соединен с камнем кулисы, причем ось вращения образованной кинематической пары параллельна оси вращения кулисы и перпендикулярна оси коромысла. Во время работы глубина опускания и горизонтальное перемещение изменяется дважды за цикл.
Однако указанному устройству присущи следующие недостатки. КПД данного устройства очень низкий вследствие применения винтового механизма. Кроме того, указанное устройство имеет один рабочий орган, что приводит к снижению интенсивности перемешивания.
Кроме того, известно устройство для перемешивания (а.с. СССР №1346224, кл. B01F 11/00), содержащее корпус, реактор, рабочий орган, электромагнитный привод и блок управления.
Однако указанному устройству для перемешивания присущи следующие недостатки. Электромагнитный двигатель имеет низкий КПД. У этого устройства присутствует также такой недостаток, как наличие лишь одного рабочего органа и маленький угол поворота, что приводит к низкой интенсивности перемешивания.
Известно устройство для перемешивания (Патент на изобретение №RU 2258558 C1, кл. B01F 7/30), являющееся прототипом предлагаемого изобретения и содержащее месильные органы, закрепленные на сателлитах со смещением относительно осей их вращения, которые образуют вместе с сателлитами узлы, уравновешенные относительно этих осей. Центральная шестерня планетарного механизма привода месильных органов подвижно связана с корпусом посредством упругого элемента. Виброперемешивание происходит по всему объему вязкой среды при использовании одного планетарного механизма с уравновешенными узлами, включающими сателлит и месильный орган, без перегрузок двигателя во время его пуска и перегрузок подшипников сателлитов, а также за счет усложнения абсолютной траектории движения месильных органов.
Однако в указанном устройстве рабочие органы совершают однонаправленное перемещение по объему реактора (переносное движение) и вращательное движение (относительное). Данные движения не меняют на противоположное значение скорости рабочих органов, что приводит к малому перепаду (градиенту) скоростей перемешиваемых слоев жидкости, а соответственно к снижению интенсивности перемешивания рабочей среды. Также исполнительный механизм указанного устройства находится в рабочей зоне реактора (дежи) и может контактировать с продуктом перемешивания, что приводит к загрязнению продукта, снижению КПД и увеличению износа привода из-за возможности попадания продукта перемешивания в шестерни, опоры исполнительных механизмов и т.д.
Задачей изобретения является создание перемешивающего устройства, исполнительный механизм которого изолирован от продуктов перемешивания и имеет высокий КПД и производительность.
Техническим результатом является увеличение градиента скоростей, повышение интенсивности перемешивания.
Это достигается тем, что перемешивающее устройство состоит из двигателя, рабочих органов и исполнительного механизма, который находится в отдельном корпусе. Исполнительный механизм состоит из кривошипно-коромыслового механизма, на коромысле которого закреплено центральное зубчатое колесо, которое, в свою очередь, зацеплено с периферийными зубчатыми колесами. Центральное зубчатое колесо установлено на крышке корпуса реактора с возможностью вращения и соединено с двигателем через кривошипно-коромысловый механизм, состоящий из кривошипа, шатуна и коромысла, а рабочие органы соединены с валами зубчатых колес. Рабочие органы могут быть выполнены в виде лопастей с отверстиями.
Предлагаемое устройство для перемешивания обладает таким преимуществом, как перемешивающее возвратно-вращательное движение рабочих органов с изменяющимися значениями угловой скорости за цикл, полученное благодаря применению кривошипно-коромыслового механизма. При таком движении скорость рабочих органов, а соответственно и жидкости постоянно меняет свое направление, что приводит к увеличению градиента скоростей, что соответственно позволяет повысить интенсивность перемешивания и производительность. Также помещение исполнительного механизма в отдельный корпус и размещение вне зоны реактора позволяет изолировать его от продуктов перемешивания и повысить КПД.
На фиг.1 приведена схема предлагаемого устройства, на фиг.2 изображена схема разреза по А-А.
Предлагаемое устройство содержит реактор 1, двигатель 2, крышку 3, на которой в отдельном корпусе 4 установлен исполнительный механизм перемешивающего устройства, выполненный в виде кривошипно-коромыслового механизма, содержащего кривошип 5, шатун 6 и коромысло 7, соединенное с центральным зубчатым колесом 8. Колесо 8 находится в зацеплении с периферийными зубчатыми колесами 9. Все зубчатые колеса жестко связаны с валами 10, а к ним крепятся рабочие органы 11, которые могут быть выполнены в виде лопастей с отверстиями.
Исполнительный механизм работает следующим образом. Двигатель 2 вращает кривошип 5, который посредством шатуна 6 приводит в движение коромысло 7, на котором закреплено зубчатое колесо 8, совершающее возвратно-вращательное движение. Зубчатое колесо 8 вращает зубчатые колеса 9, параметры движения которых определяются передаточным числом. Движения от зубчатых колес передаются на валы 10 и соответственно на рабочие органы 11. Так как зубчатое колесо 8 совершает возвратно-вращательное движение, то движение всех рабочих органов тоже будет возвратно-вращательным, что приводит к перемешиванию рабочей среды.