СМЕСИТЕЛЬ

Смеситель относится к устройствам для перемешивания материалов и может найти применение в химической, нефтехимической, биохимической, фармакологической, горноперерабатывающей и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах очистки сточных вод и дисперсных жидких систем.
Известна конструкция перемешивающего устройства, состоящая из комбинации быстроходной и тихоходной мешалок, закрепленных на соосных валах, быстроходном и тихоходном соответственно. Каждый из валов получает вращение от своего привода (Стренк Ф., «Перемешивание и аппараты с мешалками» Л. - Химия, 1975, стр.64).
К причинам, препятствующим достижение заданного технического результата, относится сложность конструкции, связанная с необходимостью установки двух соосных валов и двух приводов.
Известен смеситель, содержащий корпус, центральную быстроходную мешалку, закрепленную на валу привода, тихоходную мешалку и гидромуфту, ведущая полумуфта которой закреплена на центральном валу, а ведомая на лопастях тихоходной мешалки, при этом тихоходная мешалка снабжена поплавком, выполненным в виде тора, жестко закрепленным в верхней ее части, а на внутренней стороне лопастей тихоходной мешалки в зоне вращения быстроходной мешалки дополнительно жестко закреплены лопатки под углом 40-50° к плоскости лопастей тихоходной мешалки. (Патент на полезную модель №102428 РФ, В01F 13/00, В01F 7/18, 2009).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность конструкции, связанная с необходимостью установки в зоне вращения быстроходной мешалки лопаток на внутренней стороне тихоходной мешалки под углом 40-50° к плоскости лопастей тихоходной мешалки, а также установка ведущей полумуфты на валу быстроходной мешалки.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявленному объекту и принятому за прототип является смеситель для растворов и суспензий, содержащий корпус, центральную быстроходную мешалку, закрепленную на валу привода, тихоходную мешалку и гидромуфту, ведущая полумуфта которой закреплена на центральном валу, а ведомая - на лопастях тихоходной мешалки, при этом тихоходная мешалка снабжена поплавком, выполненным в виде тора, жестко закрепленным в верхней ее части, и установлена соосно корпусу. (Авт. св. СССР №697167, В01F 13/00; В01F 7/18, 1979).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность конструкции гидромуфты, связанная с установкой на быстроходном валу ведущей полумуфты в виде диска, а также сложностью регулирования гидромуфтой типа диск - диск числа оборотов тихоходной мешалки изменением уровня жидкости в аппарате.
Техническим решением предлагаемого смесителя является упрощение его конструкции и эксплуатации.
Поставленный технический результат достигается тем, что в смесителе, содержащем 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, ведомая полумуфта которой закреплена на лопастях тихоходной мешалки, при этом ведомая полумуфта выполнена в виде цилиндрического патрубка, установленного осесимметрично с валом, а отношение внутреннего диаметра патрубка к диаметру вала составляет
где D и d - соответственно внутренний диаметр патрубка и диаметр вала.
Выполнение ведомой муфты в виде цилиндрического патрубка, установленного осесимметрично с валом, позволяет использовать сам вал в качестве ведущей полумуфты, то есть отказаться от установки на валу специальной конструкции этой полумуфты, как например, диска, используемого в прототипе, что упрощает конструкцию мешалки, а осесимметричная установка цилиндрического патрубка позволяет передавать крутящий момент от вала к тихоходной мешалке без взаимного трения поверхностей вала и цилиндрического патрубка. Уменьшение соотношения внутреннего диаметра патрубка и диаметра вала ниже указанного предела
также может привести к периодическому взаимному трению поверхностей вала и патрубка из-за раскачивания тихоходной мешалки, особенно в смесителях малого объема, где кольцевой зазор между внутренней поверхностью патрубка и диаметром вала становится минимальным.
Увеличение соотношения внутреннего диаметра патрубка и диаметра вала выше указанного предела
приводит к резкому уменьшению крутящего момента, передаваемого от вала к тихоходной мешалке и снижению ее числа оборотов.
Так как в предлагаемой конструкции смесителя с гидромуфтой типа «цилиндр-цилиндр» крутящий момент, передаваемый от быстроходного вала к тихоходной мешалке зависит в прямой степени от вязкости перемешиваемой среды и длины патрубка и в обратной степени от величины кольцевого зазора δ,
где δ=(D-d)/2
то длину l и внутренний диаметр патрубка D можно регулировать, а значит, подобрать необходимое число оборотов тихоходной мешалки, что также значительно упрощает не только конструкцию, но и эксплуатацию смесителя, легко переналаживая его с одной перемешиваемой жидкости на другую.
На фиг. представлена схема предлагаемой конструкции смесителя.
Смеситель содержит пропеллерную или турбинную мешалку 1 для центрального быстрого перемешивания, закрепленную на валу 2 привода (на фиг. не показан) и рамную или якорную мешалку 3, установленную соосно с валом 2 в корпусе 4 для периферийного медленного перемешивания, к лопастям которой прикреплен поплавок 5, выполняющий роль опоры тихоходной мешалки и выполненный, например, в виде пустотелого тора, и ведомая полумуфта, выполненная в виде цилиндрического патрубка 6 длиной l, установленного осесимметрично с валом 2, при этом отношение внутреннего диаметра патрубка 6 к диаметру вала 2 подчиняется соотношению (1).
1
2
1
Смеситель работает следующим образом. Вал 2 с быстроходной мешалкой 1, создающей зону перемешивания в центральной части корпуса 4, вращается от привода с числом оборотов n. Крутящий момент к тихоходной мешалке 3, создающей зону перемешивания в периферийной части корпуса 4 и вращающейся с числом оборотов n<n передается через кольцевой зазор δ между внутренней поверхностью патрубка 6 и поверхностью вала 2, образующих гидромуфту типа "цилиндр-цилиндр" и использующей в качестве рабочей жидкости саму перемешивающую жидкость: раствор, суспензию или эмульсию.
Так как поплавок 5 находится на поверхности перемешиваемой жидкости, то патрубок 6 постоянно в нее погружен на всей длине l и колебания уровня жидкости не влияют на передаваемый крутящий момент от вала 2 к тихоходной мешалке 3.
2
Изменение крутящего момента и числа оборотов тихоходной мешалки n можно производить, варьируя длину l патрубка 6 и величину кольцевого зазора δ между этим патрубком и валом 2 в пределах указанного соотношения (1).
2
Для высоковязких жидкостей в смесителях большого объема чтобы увеличить скорость вращения n тихоходной мешалки 3, необходимо увеличить длину l и уменьшить кольцевой зазор δ=D-d, что вызовет увеличение крутящего момента, передаваемого к лопастям тихоходной мешалки.
2
Для маловязких жидкостей в смесителях среднего и малого объемов для снижения числа оборотов n тихоходной мешалки 3 необходимо уменьшить длину l и увеличить кольцевой зазор δ, что вызовет снижение крутящего момента, передаваемого к лопастям тихоходной мешалки.
Предлагаемая конструкция смесителя позволяет отказаться от установки специальной конструкции ведущей полумуфты на валу и использовать сам вал в качестве такой полумуфты, а сам переход на гидромуфту типа "цилиндр-цилиндр" с осесимметричной установкой в качестве ведомой полумуфты патрубка 6 с соотношением внутреннего диаметра к диаметру вала, удовлетворяющим условию (1), позволяет, изменяя длину этого патрубка и кольцевой зазор между поверхностями патрубка и вала, регулировать число оборотов тихоходной мешалки в зависимости от вязкости и объема перемешиваемой жидкости.
Таким образом упрощается конструкция смесителя, его эксплуатация и возможность переналадки с переходом от перемешивания одной жидкости к другой и проводить технологический процесс в оптимальных условиях.