ПЕРЕМЕШИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
MIXING DEVICE

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для приготовления эмульсий, смесей, перемешивания различных жидкостей и может найти применение в химической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности.
Известно перемешивающее устройство (см. a.c. SU 1152640, B01F 13/06, 1985), содержащее корпус, мешалку, образованную штоком и лопастями, привод штока.
Известно также перемешивающее устройство (см. патент RU 2686141, B01F 7/18, 2019), содержащее цилиндрический корпус с верхней крышкой, мешалку, образованную штоком с приводом и механизмом перемещения штока в вертикальной плоскости, включающим кривошип, закрепленный на валу привода и шатун, закрепленный верхним концом на кривошипе, а нижним концом на штоке, установленным на верхней крышке, и лопастями, жестко закрепленными на звеньях ведомой части шарнирного многозвенника типа «нюрнбергские ножницы», ведущая часть последнего связана своим внутренним шарниром со штоком.
Известное устройство имеет ограниченные возможности, т.к. при большом внутреннем диаметре емкости недостаточно хорошо перемешивается смесь на периферии, т.е. вблизи боковых стенок, ввиду только возвратно-поступательного перемещения штока с лопастями по вертикали.
Кроме того, ввиду конструкции последнего нижнего звена с лопастями, также недостаточно хорошо перемешивается смесь в месте примыкания днища к образующей цилиндрической вертикальной стенке.
Известное пропеллерообразное расположение лопастей на звеньях шарнирного многозвенника при возвратно-поступательном перемещении последнего по вертикали не очень эффективно размешивает смесь в горизонтальной плоскости.
Задачей предложенного решения является расширение технологических возможностей за счет перемешивания смеси в горизонтальной и вертикальной плоскостях одновременно при помощи одного привода.
Эта задача достигается тем, что перемешивающее устройство, содержащее цилиндрический корпус с верхней крышкой, мешалку, образованную штоком с приводом имеханизмом перемещения штока в вертикальной плоскости, включающим кривошип, закрепленный на валу привода, и шатун, закрепленный верхним концом на кривошипе, а нижним концом на штоке, установленным на верхней крышке, и лопастями, жестко закрепленными на звеньях ведомой части шарнирного многозвенника типа «нюрнбергские ножницы», ведущая часть последнего связана своим внутренним шарниром со штоком, верхняя крышка выполнена в виде платформы приводного механизма для вращения относительно вертикальной оси цилиндрического корпуса, включающая приводную цилиндрическую шестерню, закрепленную посредством подшипника в отверстии на крышке, выполненном со смещением от центральной вертикальной оси цилиндрического корпуса, взаимодействующую зубьями с внутренними зубьями венца, выполненного в верхней части корпуса соосно вертикальной оси в горизонтальной плоскости, приводная шестерня выполнена полой соосно за одно целое с ведомой конической шестерней, взаимодействующей с ведущей конической шестерней, установленной на валу между приводом и кривошипом механизма перемещения штока, в полости шестерен установлен стакан на подшипниках с осевым отверстием для перемещения штока привода, в нижней части стакана выполнены проушины для шарнирного закрепления последних звеньев шарнирного многозвенника, верхняя крышка выполнена с возможностью взаимодействия с верхней поверхностью корпуса посредством уплотнения и перемещения по верхней поверхности корпуса посредством подшипника, цилиндрическая часть корпуса в нижней части выполнена сужающейся в сторону днища в виде усеченного конуса, продольная вертикальная ось цилиндрического корпуса не совпадает с продольной вертикальной осью привода шарнирного многозвенника, лопасти на звеньях выполнены во взаимно перпендикулярных плоскостях, причем лопасти для горизонтального перемешивания выполнены треугольной формы с выступающим углом наружу от звена, а лопасти для вертикального перемешивания выполнены прямоугольной формы с примыканием большей стороны к звену.
По сравнению с известным предложенное перемешивающее устройство позволяет более тщательно и равномерно перемешивать смеси во всем пространстве цилиндрической емкости за счет одновременного перемешивания в горизонтальной и вертикальной плоскостях при помощи одного привода.
На фиг. 1 изображен продольный разрез устройства, с максимально растянутым шарнирным многозвенником; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1, с максимально сжатым шарнирным многозвенником (вертикальная ось шарнирного многозвенника совпадает с вертикальной осью привода); на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1.
Перемешивающее устройство содержит цилиндрический корпус 1 с верхней крышкой 2, мешалку, образованную штоком 3 с приводом 4 и механизмом перемещения штока 3 в вертикальной плоскости, включающим кривошип 5, закрепленный на валу 6 привода 4, и шатун 7, закрепленный верхним концом на кривошипе 5, а нижним концом на штоке 3, установленный на верхней крышке 2, и лопастями 8 и 9, жестко закрепленными на звеньях 10 ведомой части шарнирного многозвенника типа «нюрнбергские ножницы». Ведущая часть шарнирного многозвенника связана своим внутренним шарниром 11 со штоком 3. Верхняя крышка 2 выполнена в виде платформы приводного механизма для вращения относительно вертикальной оси 12 цилиндрического корпуса 1, включающая приводную цилиндрическую шестерню 13, закрепленную посредством подшипника 14 в отверстии на крышке 2, выполненном со смещением от центральной вертикальной оси 12 цилиндрического корпуса 1, взаимодействующую зубьями с внутренними зубьями венца 15, выполненного в верхней части корпуса 1 соосно вертикальной оси 12 в горизонтальной плоскости. Приводная шестерня 13 выполнена полой соосно за одно целое с ведомой конической шестерней 16, взаимодействующей с ведущей конической шестерней 17, установленной на валу 6 между приводом 4 и кривошипом 5 механизма перемещения штока 3. В полости шестерен 13 и 16 установлен стакан 18 на подшипниках 19 и 20 с осевым отверстием для перемещения штока 3 привода. В нижней части стакана 18 выполнены проушины 21 для шарнирного закрепления последних звеньев 22 шарнирного многозвенника. Выход штока 3 из стакана 18 загерметизирован уплотнением 23 и сильфоном 24. Верхняя крышка 2 выполнена с возможностью взаимодействия с верхней поверхностью корпуса 1 посредством уплотнения 25 и перемещения по верхней поверхности корпуса 1 посредством подшипника 26. Цилиндрическая часть корпуса 1 в нижней части выполнена сужающейся в сторону днища в виде усеченного конуса 27. Продольная вертикальная ось 12 цилиндрического корпуса 1 не совпадает с продольной вертикальной осью 28 привода шарнирного многозвенника. Лопасти 8 и 9 на звеньях 10 выполнены во взаимно перпендикулярных плоскостях. Причем лопасти 8 для горизонтального перемешивания выполнены треугольной формы с выступающим углом наружу от звена 10, а лопасти 9 для вертикального перемешивания выполнены прямоугольной формы с примыканием большей стороны к звену 10.
Перемешивающее устройство работает следующим образом.
При включенном приводе 4 кривошип 5 посредством вала 6 вращается, приводя в движение шатун 7, который преобразует вращательное движение кривошипа 5 в возвратно-поступательное перемещение штока 3. Во время движения штока 3 вверх (см. фиг. 2) шарнирный многозвенник сжимается, перемещая все лопасти 8 и 9 вверх и одновременно разводя их в стороны от вертикальной оси 28. При обратном движении штока 3 вниз (см. фиг. 1) шарнирный многозвенник растягивается и перемещает лопасти 8 и 9 вниз к вертикальной оси 28. Одновременно крутящий момент от привода 4 через вал 6 передается на ведущую коническую шестерню 17, которая, взаимодействуя с ведомой конической шестерней 16, вращает ее. Крутящий момент от ведомой конической шестерни 17 передается на приводную цилиндрическую шестерню 13, зубья которой, взаимодействуя с внутренними зубьями венца 15, перемещают верхнюю крышку 2 вместе с приводным механизмом посредством подшипника 26 относительно вертикальной оси 12 корпуса 1 по окружности, выполняя таким образом одновременное перемешивание смеси внутри корпуса 1 как в горизонтальной так и в вертикальной плоскостях при помощи одного привода 4. Выполнение нижней части цилиндрического корпуса 1 в виде усеченного конуса 27 приближает стенку корпуса 1 возле днища ближе к зоне действия лопастей 8 и 9 шарнирного многозвенника, тем самым способствуя более тщательному перемешиванию смеси в этих местах. Лопасти 8 для перемешивания смеси, в основном, в горизонтальной плоскости при максимальном растягивании и максимальном сжатии шарнирного многозвенника занимают оптимальную площадь для перемешивания. Лопасти 9, совершая сложные движения в пространстве, при разных режимах перемещения шарнирного многозвенника, способствуют эффективному перемешиванию смеси как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении. Герметизация содержимого емкости осуществляется посредством уплотнения 25 и подшипников 14, 19, 20 закрытого типа. Подбирая диаметры конических шестерен 16 и 17 можно добиться состояния, при котором время растягивания-сжатия шарнирного многозвенника в вертикальном направлении в сочетании с одновременной скоростью перемещения последнего по окружности в смешивающейся среде, будет оптимальным. При этом скорость перемещения шарнирного многозвенника в окружном горизонтальном направлении должна быть выбрана такой, чтобы шарнирный многозвенник не подвергался деформированию, вследствие вязкости перемешиваемой смеси, в вертикальном направлении при взаимодействии с последней.