УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ В ЖИДКОЙ СРЕДЕ
FLUID MIXER

Заявляемое изобретение относится к устройствам для перемешивания в жидкой среде и может быть использовано во всех отраслях, где необходим этот технологический процесс, например, в пищевой, в нефтехимии, в фармацевтической.
Известно перемешивающее устройство (А.с.№1720697, Кл. B01F 7/18, 1992 г.), содержащее корпус с установленным на его оси механизмом перемешивания, включающим приводной вал с шарнирно закрепленным на нем лопастями и гибкие связи, соединенные с подвижно установленной на валу втулкой, взаимодействующей с приводом поступательно-возвратного движения в котором снижение пусковых нагрузок осуществляется за счет уменьшения диаметра по выступающим концам лопастей при пуске рабочего органа.
Недостаток устройства - сложная в изготовлении и эксплуатации система изменения положения лопастей при пуске и перемешивании.
Известно перемешивающее устройство (заявка РФ №2003102323 А, Кл. B01F 7/16. Опублик. 10.08.2004 г.), принятое за прототип, содержащее корпус с установленным на его оси механизмом перемешивания, включающим приводной вал с шарнирно установленными на нем лопастями. Внутри пустотелого вала, соосно с ним, установлен с возможностью поступательно-возвратного движения толкатель, имеющий на нижнем конце кольцевую проточку с радиусом, равным радиусу поворота радиальных лопастей, на верхнем конце толкателя смонтирован подпружиненный поршень, на который воздействует газ или жидкость.
Недостатком этого устройства является: невозможность осевого перемещения толкателя без применения сжатого воздуха или жидкости для фиксации положения лопастей относительно оси вала; а также невозможность использования лопастей для внутренней очистки стенок и днища.
Целью заявляемого изобретения является повышение технологических возможностей устройства и снижение энергозатрат.
Эта цель достигается тем, что в устройстве для перемешивания в жидких средах, включающем корпус с размещенным в нем валом, внутри которого установлен с возможностью поступательно-возвратного движения толкатель, на верхней части которого смонтирован поршень, размещенный внутри цилиндра, к валу шарнирно присоединены радиальные и вертикальные лопасти, также шарнирно соединенные между собой, согласно предлагаемого изобретения на верхней части цилиндра установлен регулирующий штурвал, на конце винта которого смонтирована шариковая опора, контактирующая с верхней частью толкателя, а радиальные и вертикальные лопасти с валом образуют систему шарнирного параллелограмма, у которого вылет радиальных лопастей больше, чем внутренний радиус корпуса аппарата, короткие концы верхних радиальных лопастей выполнены с углом α=15-60° относительно ребра лопасти, на лопастях прикреплены планки из антифрикционного материала с зубьями со смещением по шагу.
max
min
На чертеже показано устройство с частичным разрезом по вертикальной оси. Цифрами обозначено: корпус 1, с размещенным внутри валом 2, на котором смонтированы лопасти радиальные верхние 3, лопасти радиальные нижние 4. Лопасти вертикальные 5 соединены шарнирно с радиальными лопастями 3 и 4. Внутри вала размещен толкатель 6 с возможностью поступательно-возвратного движения, на нижней части которого выполнены прорези 7. Радиальные лопасти 3 установлены на валу 2 на осях 8. Верхний конец толкателя 6 опирается на пружину 9. Гайки 10 приварены к цилиндру 11. Крышка устройства 12 прикреплена к корпусу 1 болтами. На крышке смонтированы: электродвигатель 13, редуктор 14. Внутри редуктора размещена зубчатая передача 15. Регулирующий штурвал 16 установлен на цилиндре 11, на нижнем конце которого имеется шариковая опора 17. Антифрикционные планки 18 соединены с вертикальными лопастями 5 и нижними радиальными лопастями 4 и имеют зубья со смещением по половине шага относительно друг друга; радиальные лопасти 3,4 и вертикальные лопасти 5 вместе с наружной поверхностью вала 2 образуют систему шарнирного параллелограмма, причем вылет радиальных лопастей 3 и 4 больше, чем внутренний радиус корпуса 1, короткие концы верхних радиальных лопастей выполнены с углом α=15-60° относительно ребра лопасти. Буквами обозначено: А - положение лопастей в начальный момент запуска вращения вала 2 (показано пунктирными линиями); Б - положение лопастей при очистке внутренней поверхности стенок и днища; Г - перемешиваемая среда. В позиции В и Bi показано положение концов верхних радиальных лопастей при максимальном вылете dи минимальном d соответственно.
max
min
Устройство работает следующим образом: перед включением электродвигателя 13 вращают штурвал 16 по часовой стрелке до упора шариковой опоры 17 в верхнюю часть толкателя 6, при этом пружина 9 сжимается, и толкатель 6 перемещается вниз прорези 7 воздействует на короткие концы верхних радиальных лопастей 3, которые поворачиваются на осях 8 и перемещают лопасти из положения B(d) в положение А на минимальный диаметр по выступающим концам лопастей (d). В этом положении включают вращение вала с минимальным пусковым моментом, продолжительность которого зависит от регламента пускового периода. Затем обратным вращением штурвала 16 перемещают толкатель вверх и лопасти занимают положение с учетом диаметра смешения, который зависит от физико-механических свойств среды.
При очистке стенок и днища, штурвал 16 устанавливают в верхнее положение, при этом винт уходит от контакта с шариковой опорой 17, лопасти занимают положение Б под действием силы пружины 9 и тяжести лопастей.
В заявляемом устройстве, при отсутствии сжатого воздуха или жидкости, регулирующий штурвал 16 обеспечивает поступательно-возвратное движение толкателя 6, который воздействуя на короткие концы верхних радиальных лопастей осуществляет их поворот на осях 8 вместе с другими лопастями как систему шарнирного параллелограмма, у которого вылет радиальных лопастей больше, чем внутренний радиус корпуса 1, что позволяет очистку его внутренней поверхности. Для повышения эффективности очистки поверхностей к лопастям 4 и 5 прикреплены планки из антикоррозионного материала с зубьями со смещением по половине шага относительно другой лопасти. По сравнению с прототипом, концы верхних радиальных лопастей выполнены с углом α=15-60° для постоянного контакта с прорезью 7 в толкателе 6, это особенно важно при наименьшем вылете радиальных лопастей (см. чертеж Bi). Такое исполнение увеличивает радиус поворота концов верхних радиальных лопастей (см. чертеж В), что уменьшает усилие пружины 9.
Положительный эффект от заявляемого изобретения выражается в повышении технологических возможностей устройства при перемешивании различных сред без изменения конструктивных параметров устройства, а также при очистке стенок и днища корпуса аппарата, а конструктивное исполнение в виде системы шарнирного параллелограмма позволяет уменьшить наименьший диаметр смещения при пуске и снизить энергозатраты.
Заявляемое изобретение соответствует критерию промышленной применимости и может быть использовано в качестве перемешивающего устройства в нефтехимической, фармацевтической, пищевой и в других отраслях промышленности, где необходим этот процесс.