ПЕРЕМЕШИВАЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ, ПЕРЕМЕШИВАЮЩИЙ УЗЕЛ И КОНТЕЙНЕР ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ И ХРАНЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ С ПЕРЕМЕШИВАЮЩИМ УЗЛОМ
MIXING ELEMENT, MIXING ASSEMBLY AND CONTAINER FOR TRANSPORTATION AND STORAGE OF LIQUIDS WITH MIXING UNIT

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к перемешивающему элементу для промышленного смесителя, в частности для перемешивающего узла для подсоединения к смесителю, выполненному с возможностью объединения с контейнером для приема жидкостей, содержащим на верхней стенке заливочное отверстие для заполнения контейнера, выполненное с возможностью его закрытия крышкой, при этом перемешивающий элемент выполнен с возможностью соединения со стержнеобразным держателем перемешивающих элементов перемешивающего узла и имеет опорный конец и перемешивающий конец, соединенный с опорным концом перемычкой и содержащий проточную трубку, которая имеет стенку трубки.
Уровень техники
Перемешивающий элемент в узле смесителя вышеуказанного типа известен из DE 202014002901 U1. Известные перемешивающие элементы перемешивающего узла в монтажной конфигурации, в которой перемешивающий узел может быть вставлен в контейнер для приема жидкостей, поворачиваются относительно держателя перемешивающих элементов и закрепляются в этом положении на держателе перемешивающих элементов при помощи стопорного соединения.
Перемешивающие элементы установлены опорным концом на держателе перемешивающих элементов с возможностью поворота и содержат выходящую из опорного конца перемычку, при этом на перемешивающем конце перемешивающего элемента прикреплена проточная трубка. Эта проточная трубка имеет коническую форму и входное сечение, большее, чем выходное сечение.
Из DE 102008063393 В3 известен перемешивающий элемент, который имеет кольцеобразную напорную поверхность. Напорная поверхность лежит в плоскости входного сечения отверстия перемешивающего элемента. Проточная трубка выполнена в виде втулки, установленной на напорной поверхности, т.е. в отверстии.
Недостаток известных перемешивающих элементов заключается в том, что при различной вязкости и текучих свойствах подлежащих перемешиванию жидкостей невозможно обеспечить удовлетворительное перемешивание. При этом предпочтительно также обеспечить стабильное центрирование перемешивающих элементов на траектории вращения перемешивающего узла.
Раскрытие сущности изобретения
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить перемешивающий элемент и перемешивающий узел, которые обеспечивают улучшенные характеристики перемешивания.
Эта задача решена перемешивающим элементом с признаками пункта 1 формулы изобретения, перемешивающим узлом с признаками пункта 11 формулы изобретения и контейнером для хранения и транспортировки с признаками пункта 15 формулы изобретения.
Согласно изобретению обеспечен перемешивающий элемент для промышленного смесителя, в частности для перемешивающего узла для подсоединения к смесителю, выполненному с возможностью объединения с контейнером для приема жидкостей, содержащим на верхней стенке заливочное отверстие для заполнения контейнера, выполненное с возможностью его закрытия крышкой, при этом перемешивающий элемент выполнен с возможностью соединения со стержнеобразным держателем перемешивающих элементов перемешивающего узла и имеет опорный конец и перемешивающий конец, соединенный с опорным концом перемычкой и содержащий проточную трубку, которая имеет стенку трубки и на входном сечении содержит кольцеобразную напорную поверхность, содержащую по меньшей мере один кольцевой сектор, наклоненный относительно входной плоскости входного сечения.
Благодаря кольцеобразной напорной поверхности, которая содержит по меньшей мере один кольцевой сектор, наклоненный относительно плоскости входного сечения, в определенном месте может быть создана дополнительная сила, действующая на перемешивающие элементы, которая оказывает влияние на относительное движение перемешивающего конца в среде потока. Одновременно кольцеобразная напорная поверхность обеспечивает возможность очень хорошего перемешивания подлежащей перемешиванию жидкости, поскольку образуется завихрение жидкости. При этом сила, возникающая под действием наклонного кольцевого сектора, может стабилизировать и центрировать перемешивающий элемент таким образом, чтобы, несмотря на завихрения, создаваемые напорной поверхностью в подлежащей перемешиванию жидкости, обеспечивалась возможность равномерного и плавного движения перемешивающего узла по траектории вращения.
В одном варианте осуществления перемешивающего элемента может быть предусмотрено, чтобы наклонный кольцевой сектор относительно центра кольца охватывал по меньшей мере 90°, предпочтительно по меньшей мере 180°, особенно предпочтительно по меньшей мере 270°, напорной поверхности. В зависимости от вязкости и текучих свойств подлежащей перемешиванию жидкости наклонный кольцевой сектор может быть адаптирован к задаче перемешивания. Наклонный кольцевой сектор может быть расположен напротив соединительной поверхности или участка перемычки относительно центра кольца.
Кроме того, напорная поверхность может содержать по меньшей мере один поверхностный сектор, наклоненный относительно плоского участка напорной поверхности под углом ζ наклона поверхностного сектора, при этом указанный угол ζ наклона поверхностного сектора может предпочтительно составлять 10°. При этом поверхностный сектор может быть выполнен, например, плоским. Угол ζ наклона поверхностного сектора может составлять также, например, 5° или вплоть до 20°.
В другом варианте осуществления наклонный кольцевой сектор может охватывать 360° напорной поверхности относительно центра кольца. Вследствие этого вся напорная поверхность может быть наклонена относительно плоскости входного сечения.
Кольцевой сектор может также быть наклонен под углом ζ наклона поверхностного сектора, при этом угол наклона поверхностного сектора может быть постоянным. Соответственно, напорная поверхность может иметь коническую или воронкообразную форму, при этом напорная поверхность образует конус типа воронки, более пологий, по сравнению с проточной трубкой. Угол ζ наклона поверхностного сектора конуса может составлять от 5° до 20°, предпочтительно 10°. Угол ζ наклона поверхностного сектора измеряется на кромке кольцевого сектора и может варьировать на +/-1°.
Кольцевой сектор может также быть наклонен под углом ζ наклона поверхностного сектора, при этом угол ζ наклона поверхностного сектора вдоль кольцевого сектора может непрерывно изменяться в соответствии с нелинейной, предпочтительно тригонометрической, функцией и по меньшей мере на отдельных участках может составлять от 5° до 20°, предпочтительно 10°. Указанная функция может представлять собой, например, синусоидальную функцию, поэтому кольцевой сектор в радиальном направлении может иметь волнообразную форму. Благодаря такому волнообразному исполнению кольцевого сектора, можно дополнительно улучшить центрирование конца перемешивающего элемента.
Кольцевой сектор также может быть наклонен под углом ζ наклона поверхностного сектора, при этом указанный угол наклона поверхностного сектора может непрерывно увеличиваться с уменьшением расстояния от напорной поверхности до центра кольца или центральной оси кольца. Вследствие этого угол ζ наклона поверхностного сектора относительно центра кольца или относительно плоскости наружной кромки, образованной наружной кромкой напорного порога, может непрерывно, например линейно, изменяться, что позволяет получить улучшенные динамические характеристики потока жидкости, входящего в проточную трубку. Угол ζ наклона поверхностного сектора на наружной кромке напорного порога относительно плоскости наружной кромки может составлять по меньшей мере от 5° до 20°, предпочтительно 10°.
Напорная поверхность может быть образована, например, в виде выходного отверстия в форме раструба. Такое выходное отверстие может иметь форму раструба или рога, при этом обеспечивается возможность получения ламинарного потока внутри проточной трубки, что способствует отсутствию вибрации при движении перемешивающих элементов.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения кольцевой сектор может быть наклонен под углом ζ наклона поверхностного сектора, при этом угол наклона поверхностного сектора может непрерывно изменяться с уменьшением расстояния от напорной поверхности до центра кольца в соответствии с нелинейной, предпочтительно тригонометрической, функцией, и при этом угол ζ наклона поверхностного сектора по меньшей мере на отдельных участках может составлять от 5° до 20°, предпочтительно 10°. В этом случае кольцевой сектор может непрерывно изменяться в виде волны, исходящей из центра кольца.
Соответственно, напорная поверхность может быть выполнена в виде волнообразного выходного отверстия. При этом кольцевой сектор может образовывать, например, несколько синусоидальных волн.
Если стенка трубки выполнена таким образом, что в сечении, перпендикулярном продольной оси перемычки, над осью трубки длина стенки трубки в направлении потока больше, чем под осью трубки, то это означает, что профиль поверхности над осью трубки в направлении потока имеет большую длину, чем под осью трубки, поэтому подъемная сила, действующая на концы перемешивающих элементов, увеличивается, следствием чего является стабилизация концов перемешивающих элементов в потоке жидкости во время работы.
Если, кроме того, участок подъемной поверхности, образованной верхней частью стенки трубки, наклонен в направлении встречного потока, то путем выбора соответствующего угла наклона в зависимости от скорости вращения перемешивающего узла можно установить требуемую величину подъемной силы, действующей на концы перемешивающих элементов. Таким образом, путем соответствующего выбора угла наклона можно обеспечить, например, оптимальную адаптацию перемешивающего узла к вязкости или иным структурным параметрам подлежащей перемешиванию жидкости.
Стенка трубки предпочтительно выполнена в виде наклонного конуса, таким образом, чтобы входное сечение проточной трубки было расположено под углом к выходному сечению проточной трубки, что позволяет оказывать влияние на величину подъемной силы.
Если проточная трубка во входном сечении содержит напорную кромку с кольцеобразной напорной поверхностью, которая прилегает к поверхности перемычки, в зависимости от конструктивного исполнения и величины напорной поверхности перемешивающего элемента можно также установить требуемое сопротивление потоку.
Особенно предпочтительно, чтобы напорная поверхность имела наклон относительно оси вращения в направлении встречного потока, при этом независимо от площади напорной поверхности сопротивление потоку можно установить при помощи угла наклона напорной поверхности.
Если в средней части перемычки образуется воздушный мешок с подъемной поверхностью, которая имеет наклон относительно оси вращения в направлении потока и относительно направления встречного потока, то при помощи соответствующего выбора угла наклона можно оказывать влияние на изменение подъемной силы или сопротивления потоку перемешивающего элемента путем соответствующего конструктивного исполнения поверхности перемычки.
Согласно изобретению предложен перемешивающий узел для промышленного смесителя, в частности для подсоединения к смесителю, выполненному с возможностью объединения с контейнером для приема жидкостей, содержащим на верхней стенке заливочное отверстие для заполнения контейнера, выполненное с возможностью его закрытия крышкой, при этом указанный перемешивающий узел содержит стержнеобразный держатель перемешивающих элементов, выполненный в виде пустотелого вала для приема вала смесителя, при этом перемешивающий узел содержит перемешивающие элементы согласно изобретению, соединенные с возможностью поворота с держателем перемешивающих элементов. При этом перемешивающие элементы в рабочей конфигурации вследствие вращения держателя перемешивающих элементов могут занимать поворотное положение, которое зависит от скорости вращения держателя перемешивающих элементов, с углом δ перемешивания относительно оси вращения, таким образом, чтобы свободные концы перемешивающих элементов были расположены на расстоянии r перемешивания от оси вращения. Другие предпочтительные варианты осуществления перемешивающего узла раскрыты в пунктах формулы изобретения, зависимых от пункта 1.
В монтажной конфигурации перемешивающие элементы могут быть повернуты свободным концом к оси вращения держателя перемешивающих элементов, при этом между перемешивающими элементами и держателем перемешивающих элементов может быть предусмотрено пружинное устройство, таким образом, что перемешивающие элементы в рабочей конфигурации вследствие вращения держателя перемешивающих элементов подвержены действию центробежной силы и занимают поворотное положение, зависящее от скорости вращения держателя перемешивающих элементов, под углом δ перемешивания относительно оси вращения, при этом свободные концы перемешивающих элементов расположены на расстоянии r перемешивания от оси вращения, при этом усилие пружины, возрастающее с увеличением угла перемешивания, противодействует центробежной силе. Таким образом, автоматическое разворачивание перемешивающих элементов может выполняться так, чтобы концы перемешивающих элементов во время работы перемешивающего узла разворачивались под действием центробежной силы и устанавливались на расстоянии перемешивания от оси вращения. Благодаря этому можно не только осуществлять перевод перемешивающих элементов из монтажной конфигурации в рабочую конфигурацию без ручного вмешательства. Путем выбора соответствующей скорости вращения перемешивающего узла можно устанавливать требуемое расстояние между концами перемешивающих элементов и держателем перемешивающих элементов. При этом усилие пружины служит в качестве возвратной силы, которая противодействует центробежной силе и при уменьшении скорости вращения обеспечивает возвращение концов перемешивающих элементов к оси вращения. Благодаря этому, можно осуществлять, в частности, перемешивание остатков жидкостей, которые собираются в ограниченной области у основания контейнера, не опасаясь столкновений концов перемешивающих элементов со стенками контейнера. Следствием действия пружины является то, что перемешивающие элементы даже из материала меньшей плотности не могут всплывать в жидкости сравнимой плотности и обеспечивают эффективное перемешивание на требуемой глубине.
Особенно предпочтительно, чтобы свободные концы перемешивающих элементов в монтажной конфигурации были расположены под поворотными опорами, предусмотренными на держателе перемешивающих элементов, поскольку при этом перемешивающие элементы в монтажной конфигурации могут быть вплотную повернуты друг к другу, поэтому поперечное сечение в области повернутых друг к другу перемешивающих элементов, критичное для приема перемешивающего узла в контейнер через его заливочное отверстие, является минимально возможным.
Если пружинное устройство выполнено в виде пружины кручения, то это может дополнительно способствовать вышеуказанной минимизации поперечного сечения, поскольку пружина кручения может радиально снаружи опираться на перемешивающие элементы с минимально возможным радиальным выступанием.
Одно плечо пружины кручения предпочтительно опирается на держатель перемешивающих элементов выше поворотной опоры, в то время как другое плечо пружины кручения опирается на перемешивающий элемент.
В другом предпочтительном варианте осуществления пружинное устройство выполнено в виде спиральной пружины, которая требует минимально возможного установочного пространства. При этом один конец спиральной пружины может быть расположен, например, на поворотной цапфе поворотной опоры, а другой конец - на перемешивающем элементе.
Если пружинное устройство выполнено в виде электропроводного соединения между держателем перемешивающих элементов и перемешивающим элементом, можно обеспечить надежный отвод электростатического заряда от подлежащей перемешиванию жидкости через перемешивающие элементы в держатель перемешивающих элементов независимо от конструкции поворотной опоры.
Особенно предпочтительно, чтобы пружинное устройство было изготовлено из электропроводного пластика, при этом в одном особенно предпочтительном варианте осуществления перемешивающий узел вместе со всеми его компонентами может быть изготовлен из пластика, предпочтительно - из электропроводного пластика. Таким образом, перемешивающий элемент может быть выполнен в виде цельной детали, например, методом литья под давлением, из электропроводного пластика.
Если пружинное устройство образовано в виде выступа перемешивающего элемента, то такое пружинное устройство может быть изготовлено на одной операции вместе с перемешивающим элементом, например, методом литья под давлением. Таким образом, реализуется цельное соединение между пружинным устройством и перемешивающим элементом, что позволяет отказаться от специальных, отдельно изготавливаемых соединительных устройств.
Это также относится к соединению пружинного устройства с держателем перемешивающих элементов, если пружинное устройство свободным соединительным концом соединено с геометрическим замыканием, например, при помощи стопорного соединения, с держателем перемешивающих элементов.
Также независимо от расположения пружинного устройства на перемешивающем узле предпочтительно, чтобы перемешивающие элементы для перемешивающего узла вышеуказанного типа были изготовлены из электропроводного пластика.
Держатель перемешивающих элементов предпочтительно содержит на верхнем осевом конце соединительное устройство для соединения с крышкой, при этом указанное соединительное устройство содержит осевой упор для упирания в предусмотренную в основании опорную кромку выемки для приема пробки, выполненной в крышке, ограничивающую сквозное отверстие, которое имеется в основании. Благодаря этому, перемешивающий узел также независимо от связанного с ним смесителя может быть соединен с контейнером при помощи крышки. Таким образом, перемешивающий узел может находиться или оставаться в контейнере, без обязательного соединения смесителя с перемешивающим узлом.
Вышеописанный предпочтительный вариант осуществления перемешивающего узла с расположенным на его верхнем осевом конце соединительным устройством является также предпочтительным независимо от остальной конструкции держателя перемешивающих элементов, в том числе, в частности, независимо от наличия пружинного устройства между перемешивающими элементами и держателем перемешивающих элементов и от конструкции перемешивающих элементов.
Если упор вышеописанного соединительного устройства образован фиксирующим кольцом, расположенным в гнезде для фиксирующего кольца соединительного устройства, то, во-первых, он может быть особенно простым в изготовлении, а, во-вторых, конструктивное исполнение упора в виде фиксирующего кольца, которое прилегает к опорной кромке, при необходимости позволяет осуществлять передачу вращательного движения между перемешивающим узлом и крышкой. Фиксирующее кольцо предпочтительно прилегает к опорной кромке только при неподвижном состоянии перемешивающего узла, в то время как во время его вращения фиксирующее кольцо поднимается от опорной кромки к крышке, чтобы исключить трение и особенно - связанное с трением истирание, которое может вызывать загрязнение жидкости, содержащейся в контейнере.
Гнездо для фиксирующего кольца предпочтительно выполнено в виде отдельного конструктивного элемента, который для образования соединительного устройства соединен с геометрическим замыканием с держателем перемешивающих элементов.
Альтернативно этому гнездо для фиксирующего кольца может быть выполнено в виде единого целого с держателем перемешивающих элементов.
Особенно предпочтительно, чтобы гнездо для фиксирующего кольца было образовано в виде выступа материала на держателе перемешивающих элементов, который может быть получен, например, путем формования контура держателя перемешивающих элементов.
Если держатель перемешивающих элементов на нижнем осевом конце содержит соединительное устройство для соединения перемешивающих элементов, которое выполнено в виде втулки вала, соединено с держателем перемешивающих элементов с геометрическим замыканием и содержит опорные цапфы для соединения с перемешивающими элементами и образования поворотных опор, то такой держатель перемешивающих элементов может быть особенно простым в изготовлении по сравнению со сложными, отдельно изготавливаемыми соединительными устройствами. Конструктивное исполнение соединительного устройства, расположенного на держателе перемешивающих элементов, при простоте изготовления может обеспечивать соединение с геометрическим замыканием между соединительным устройством и держателем перемешивающих элементов.
Особенно предпочтительно, чтобы соединительное устройство одновременно служило для соединения с валом смесителя.
Если предусмотрено соединение соединительного устройства с валом смесителя с геометрическим замыканием, то такое соединение можно осуществлять простым способом без помощи инструмента.
Соединительное устройство предпочтительно содержит первое соединительное устройство с геометрическим замыканием для передачи вращающего момента вала смесителя на перемешивающие элементы и второе соединительное устройство для осевого закрепления соединительного устройства на валу смесителя, таким образом, благодаря соединительным устройствам с геометрическим замыканием, осуществляется не только надежная передача вращающего момента от вала смесителя к перемешивающему узлу, но также и фиксация на оси определенного относительного положения в осевом направлении между валом смесителя и перемешивающим узлом.
Перемешивающий узел предпочтительно выполнен таким образом, чтобы он был соединен с крышкой и вместе с крышкой в виде монтажного узла мог быть вставлен в заливочное отверстие контейнера и соединен с контейнером, благодаря соединению крышки с заливочным отверстием контейнера, таким образом, за счет указанного соединения можно получать надежное объединение перемешивающего узла с контейнером путем простой замены стандартной крышки, установленной на заливочном отверстии контейнера, на крышку, соединенную с перемешивающим узлом, в виде монтажного узла.
Для закрепления соединения крышки с перемешивающим узлом и получения невыпадающего соединения крышки с перемешивающим узлом в крышке предпочтительно предусмотрена пробка, расположенная в предусмотренном для нее отверстии, при этом фиксирующее кольцо вставлено в кольцевое гнездо, ограниченное с обеих сторон в осевом направлении и выполненное в виде монтажного блока перемешивающего узла.
Настоящее изобретение относится, в частности, также к контейнеру для транспортировки и хранения жидкостей, содержащему контейнер из пластика, выполненный в виде внутреннего контейнера, который содержит на верхней стенке заливочное отверстие для заполнения контейнера, выполненное с возможностью его закрытия крышкой, и на передней стороне - выпускной патрубок для присоединения выпускной арматуры, а также содержит нижнюю стенку, соединяющую друг с другом две боковые стенки, заднюю стенку и переднюю стенку контейнера для обеспечения опоры контейнера на основание транспортировочного поддона, снабженного наружным кожухом для приема контейнера, при этом крышка контейнера снабжена перемешивающим узлом согласно изобретению, соответствующим вышеописанным предпочтительным вариантам осуществления.
Краткое описание чертежей
Ниже приведено более подробное описание изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны:
фиг. 1 - вид в продольном разрезе контейнера, используемого в качестве внутреннего контейнера для хранения и транспортировки жидкостей, с известным перемешивающим узлом в монтажной конфигурации;
фиг. 2 - частичный вид верхнего осевого конца перемешивающего узла с фиг. 1 с вставленным валом смесителя;
фиг. 3 - перемешивающий узел с фиг. 2 с поднятым в осевом направлении валом смесителя;
фиг. 4 - частичный вид в разрезе в увеличенном масштабе перемешивающего узла с фиг. 1 в транспортировочном состоянии;
фиг. 5 - разнесенный вид другого известного варианта осуществления перемешивающего узла;
фиг. 6 - перемешивающий узел с фиг. 5 в смонтированном состоянии;
фиг. 7 - альтернативный вариант осуществления соединительного устройства, выполненного на верхнем осевом конце перемешивающего узла;
фиг. 8 - нижний осевой конец перемешивающего узла с фиг. 1 в увеличенном масштабе с множеством перемешивающих элементов;
фиг. 9 - вид перемешивающих элементов с фиг. 8 в разрезе по линии IX-IX;
фиг. 10 - вид перемешивающих элементов с фиг. 8 в рабочей конфигурации;
фиг. 11 - вид сверху отдельного известного перемешивающего элемента;
фиг. 12 - вид сзади в изометрии перемешивающего элемента с фиг. 11;
фиг. 13 - вид перемешивающего элемента с фиг. 11 в разрезе по линии XIII-XIII;
фиг. 14 - вид перемешивающего элемента с фиг. 11 в разрезе по линии XIV- XIV;
фиг. 15 - вид сбоку другого известного варианта осуществления перемешивающего элемента;
фиг. 16 - вид в изометрии перемешивающего элемента с фиг. 15;
фиг. 17 - вид сверху первого варианта осуществления перемешивающего элемента согласно изобретению;
фиг. 18 - вид перемешивающего элемента с фиг. 17 в разрезе по линии XVIII-XVIII;
фиг. 19 - вид в изометрии перемешивающего элемента с фиг. 17;
фиг. 20 - вид сверху второго варианта осуществления отдельного перемешивающего элемента согласно изобретению;
фиг. 21 - вид перемешивающего элемента с фиг. 20 в разрезе по линии XXI-XXI;
фиг. 22 - вид в изометрии третьего варианта осуществления отдельного перемешивающего элемента согласно изобретению;
фиг. 23 - вид в поперечном разрезе перемешивающего конца перемешивающего элемента с фиг. 22;
фиг. 24 - вид в продольном разрезе перемешивающего конца перемешивающего элемента с фиг. 23;
фиг. 25 - вид в продольном разрезе четвертого варианта осуществления перемешивающего конца перемешивающего элемента согласно изобретению;
фиг. 26 - вид в поперечном разрезе перемешивающего конца перемешивающего элемента с фиг. 25;
фиг. 27 - вид в изометрии пятого варианта осуществления отдельного перемешивающего элемента согласно изобретению.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 показан контейнер 20 для приема жидкостей, используемый в качестве внутреннего контейнера для не показанного контейнера для транспортировки и хранения жидкостей. Контейнер 20 содержит нижнюю стенку 21, которая служит для опоры на не показанное основание поддона для транспортировки, снабженное сетчатой оболочкой, на которую устанавливается контейнер 20, переднюю стенку 22, две противоположные боковые стенки 23, 24, заднюю стенку 25, а также верхнюю стенку 26, противоположную нижней стенке 21.
На верхней стенке 26 предусмотрено заливочное отверстие 27, которое может закрываться крышкой 28, выполненной в данном случае в виде резьбовой крышки.
В показанном варианте осуществления крышка 28 образует компонент перемешивающего узла 29, который в качестве основных компонентов содержит также держатель 30 перемешивающих элементов, выполненный в виде пустотелого вала, в данном случае - из электропроводного пластика, и систему 31 перемешивающих элементов, которая в случае показанного варианта осуществления содержит три перемешивающих элемента 32, соединенных с держателем 30 перемешивающих элементов при помощи втулки 33 вала.
Как следует, в частности, из совместного рассмотрения фиг. 1, 8 и 10, между перемешивающими элементами 32 и держателем 30 перемешивающих элементов предусмотрены пружинные устройства, которые в данном случае выполнены в виде пружин 34 кручения и которые при помощи втулки 33 вала прикреплены к держателю 30 перемешивающих элементов, при этом втулка вала для обеспечения соединения с геометрическим замыканием со свободными концами 35 плеч пружин 34 кручения содержит стопорные пазы 36, в которых фиксируются защелки 37, предусмотренные на концах 35 плеч. Пружины 34 кручения в данном случае выполнены как единое целое с перемешивающими элементами 32, при этом в показанном варианте осуществления соединение с геометрическим замыканием пружин 34 кручения с перемешивающими элементами 32 обеспечивается в результате того, что перемешивающие элементы 32 изготавливаются в одной операции вместе с пружинами 34 кручения методом литья под давлением. В предварительно напряженном состоянии пружины кручения имеют S-образную форму.
Пружины 34 кручения, перемешивающие элементы 32 и втулка 33 вала, как и держатель 30 перемешивающих элементов, изготовлены из электропроводного пластика.
На фиг. 1 и 8 перемешивающий узел показан в монтажной конфигурации, в которой не происходит вращения держателя 30 перемешивающих элементов под действием вала 38 смесителя, жестко соединенного через втулку 33 вала с держателем 30 перемешивающих элементов, который, как показано на фиг. 2, вставляется сверху в держатель 30 перемешивающих элементов, при этом, как показано на фиг. 5, на нижнем осевом конце вала 38 смесителя предусмотрена цапфа 39 вала, которая, как показано на фиг. 9, вводится в гнездо 40 цапфы вала, выполненное во втулке 33 вала. Для осевого закрепления соединения, передающего крутящий момент между валом 38 смесителя и втулкой 33 вала, гнездо 40 снабжено фиксаторами 41, которые защелкиваются в не показанных подробнее стопорных пазах на цапфе 39 вала.
Как показано на фиг. 9 и 10, перемешивающие элементы 32 опорными концами 42, выполненными в данном случае в виде опорного гнезда, для получения поворотной опоры 43 установлены на поворотных цапфах 44, предусмотренных на втулке 33 вала. Закрепление опорных концов 42 в осевом направлении на поворотных цапфах 44 осуществляется при помощи соединения с геометрическим замыканием, при этом стопорный буртик 45, предусмотренный на опорных концах 42, после позиционирования перемешивающих элементов 32 на поворотных цапфах 44 защелкивается за стопорным буртиком 46 поворотной цапфы.
При сравнении фиг. 8 и 10 можно видеть, что в рабочей конфигурации перемешивающего узла 29, в которой осуществляется вращение держателя 30 перемешивающих элементов вокруг оси 47 вращения вследствие привода вращения от вала 38 смесителя, соединенного с держателем 30 перемешивающих элементов через втулку 33 вала, перемешивающие элементы 32, преодолевая возвратное усилие пружин 34 кручения, переводятся в поворотное положение, зависимое от скорости вращения держателя 30 перемешивающих элементов, с углом δ перемешивания относительно оси 47 вращения, при этом концы 48 перемешивающих элементов находятся на расстоянии r перемешивания от оси 47 вращения, которое является пропорциональным углу δ перемешивания или скорости вращения вала 38 смесителя.
1
2
При совместном рассмотрении фиг. 9, 11 и 13 видно, что концы 48 перемешивающих элементов снабжены проточной трубкой, входное сечение 53 которой, т.е. ее сторона, обращенная в процессе перемешивания в направлении 50 встречного потока, имеет кольцеобразную напорную поверхность 51. Напорная поверхность 51 наклонена под углом β относительно оси 47 вращения в направлении 50 встречного потока. Проточная трубка 49 имеет стенку 52 трубки, которая выполнена в виде наклонного конуса, при этом входное сечение 53 наклонено под углом γ к выходному сечению 54 проточной трубки 49. Таким образом, как показано на фиг. 13, в разрезе, перпендикулярном продольной оси 55 (фиг. 11) перемычки 56, соединяющей опорный конец 42 перемешивающего элемента 32 с перемешивающим концом 48, над осью 57 трубки длина L стенки 52 трубки в направлении потока 50 больше, чем длина L стенки 52 трубки под осью 57 трубки.
На фиг. 13 показано также, что участок 58 вогнутой подъемной поверхности 60, образованный верхней частью 59 стенки 52 трубки, наклонен под углом α к направлению 50 встречного потока.
1
2
На фиг. 15 и 16 показан перемешивающий элемент 82, который отличается от перемешивающего элемента 32, показанного, в частности, на фиг. 13 и 14, тем, что имеет перемешивающий конец 83, который в отличие от перемешивающего конца 48 перемешивающего элемента 82 снабжен напорной поверхностью 84, состоящей из плоского участка 85 и сегментов 86 и 87, которые образованы на боковых сторонах напорной поверхности 84, при этом указанные сегменты 86, 87 в данном случае имеют наклон, противоположный направлению 50 встречного потока относительно плоского участка 85, под углом β и β, соответственно.
Как видно, в частности, на фиг. 16, сегменты 86, 87 выполнены в виде кольцевых сегментов, при этом наружная кромка 88 сегментов 86, 87 проходит по периферийной кромке напорной поверхности 84, а соединительная кромка 89 сегментов 86, 87 на переходе к участку 85 проходит по касательной к входному сечению 53 проточной трубки 49, расположенного в конце 83 перемешивающего элемента 83, и при этом соединительные кромки 89 в данном случае проходят параллельно друг другу.
Оба сегмента в показанном варианте осуществления выполнены плоскими и в данном случае имеют одинаковые размеры.
Перемешивающий элемент 82, показанный на фиг. 15 и 16, за исключением перемешивающего конца 83, который имеет напорную поверхность 84 вместо напорной поверхности 51, выполнен идентично перемешивающему элементу 32, показанному на фиг. 13 и 14, поэтому одинаковые компоненты обоих перемешивающих элементов обозначены одинаковыми ссылочными номерами.
2
Как, в частности, показано на фиг. 11 и 14, в средней части перемычки 56 образуется подъемный воздушный мешок 61, таким образом, с учетом, по существу, прямолинейной передней кромки 62 перемычки 56 образуется подъемная поверхность 63, наклоненная под углом δ к оси 47 вращения и под углом α к направлению 50 встречного потока, и которая опускается по боковым сторонам 64, 65, расположенным наклонно относительно подъемной поверхности 63, к смежной поверхности 66 перемычки.
Как показано, в частности, на фиг. 4-7, держатель 30 перемешивающих элементов перемешивающего узла 29 на верхнем осевом конце содержит соединительные устройства 67, 68 и 69, которые представлены здесь в трех различных вариантах осуществления и установлены в фиксирующих гнездах 70, 71, 72 в данном случае одинаково выполненного фиксирующего кольца 73. На фиг. 4 и 6 показаны соединительные устройства 67 и 68 в транспортировочном состоянии перемешивающего узла 29. Как наглядно показано на частичном разрезе на фиг. 5, соединительное устройство 68 служит для соединения держателя 30 перемешивающих элементов перемешивающего узла 29 с крышкой 28. При этом держатель 30 перемешивающих элементов, показанный на фиг. 5 и 6, содержит фиксирующее гнездо 71, выполненное в виде муфты и приваренное к верхнему осевому концу держателя 30 перемешивающих элементов. Для монтажа верхний осевой конец держателя 30 перемешивающих элементов с предусмотренным на нем фиксирующим гнездом 71 вводится снизу через выполненное в крышке 28 сквозное отверстие 74, а затем сверху в отверстие 76, предусмотренное в крышке для приема пробки 75, вводится фиксирующее кольцо 73, которое может защелкиваться в креплении 71, содержащем канавку 78, ограниченную двумя буртиками 77. Таким образом, обеспечивается относительное позиционирование крышки 28 и соединительного устройства 68, при котором фиксирующее кольцо 73 прилегает к опорной кромке 79, ограничивающей сквозное отверстие, предусмотренное в основании крышки 28, при этом фиксирующее кольцо 73 образует осевой упор для опорной кромки 79.
Когда пробка 75 завинчивается сверху в отверстие 76 крышки 28, нижняя кромка 80 пробки 75 вместе с опорной кромкой 79 крышки 28 ограничивает кольцевое пространство 81, в котором фиксирующее кольцо при всех вариантах может совершать ограниченное, но не осевое движение, таким образом, образуется надежное соединение между крышкой 28 и держателем 30 перемешивающих элементов.
В результате, контейнер 20 можно также объединять с перемешивающим узлом 29 независимо от установки смесителя. Если требуется соединить смеситель с перемешивающим узлом 29, чтобы перемешивать жидкость, содержащуюся в контейнере, достаточно удалить пробку 75 из отверстия 76 крышки 28, вставить сверху вал 38 смесителя в держатель 30 перемешивающих элементов и соединить с указанным держателем. При этом смеситель может быть обычным способом установлен на контейнер 20, т.е. на несущую конструкцию, связанную с наружным кожухом контейнера 20, и соединен с ним. В этом случае держатель 30 перемешивающих элементов должен быть предпочтительно немного приподнят в осевом направлении над контейнером 20, как, например, показано на фиг. 3, чтобы предотвратить соприкосновение между фиксирующим кольцом 73 и опорной кромкой 79 крышки 28 во время вращения держателя 30 перемешивающих элементов под действием приводного вала 38 смесителя и, таким образом, исключить возможность образования продуктов контактного истирания, загрязняющих жидкость.
На фиг. 17-19 показан первый вариант осуществления перемешивающего элемента 90 согласно изобретению с опорным концом 91 и перемешивающим концом 94, который соединен перемычкой 92 с опорным концом 91 и содержит проточную трубку 93. Перемешивающий элемент 90 может быть соединен с перемешивающим узлом при помощи не показанного стержнеобразного держателя перемешивающих элементов. Проточная трубка 93 содержит стенку 128 трубки и кольцеобразную напорную поверхность 95 в его входном сечении 98, при этом указанная напорная поверхность 95 содержит по меньшей мере один кольцевой сектор 96, который имеет наклон относительно входной плоскости 97 входного сечения 98. Вследствие этого перемешивающий элемент 90 в отличие от перемешивающих элементов, описанных со ссылками на фиг. 1-16, на кольцеобразной напорной поверхности 95 содержит кольцевой сектор 96, который имеет наклон относительно входного сечения 98 входной плоскости 97 проточной трубки 93 в области поверхностного сектора 99 кольцевого сектора 96 с постоянным углом ζ наклона поверхностного сектора, равным 10°. Образованный таким образом поверхностный сектор 99 напорной поверхности 95 имеет наклон относительно плоского участка 100 напорной поверхности 95 с постоянным углом ζ наклона поверхностного сектора. Участок 100 примыкает непосредственно к перемычке 92. Поверхностный сектор 99 охватывает более 180° вокруг центра 101 кольца напорной поверхности 95. Кольцевой сектор 96 кроме поверхностного сектора 99 (с постоянным углом ζ наклона поверхностного сектора) содержит два промежуточных сектора 200, 201, при этом в каждом из промежуточных секторов угол ζ наклона плоскости увеличивается в окружном направлении от 0° (на границе с участком 100) приблизительно линейно, примерно до 10° (на границе с поверхностным сектором 99). Оба промежуточных сектора 200, 201 проходят в окружном направлении примерно на 45°, итого в сумме - на 90°.
На фиг. 20 и 21 показан второй вариант осуществления перемешивающего элемента 102 согласно изобретению. В частности, в отличие от перемешивающего элемента, показанного на фиг. 17-19, в перемешивающем элементе 102 кольцевой сектор 103 выполнен таким образом, чтобы относительно центра 104 кольца он охватывал 360° напорной поверхности 105. Поэтому кольцевой сектор 103 выполнен в виде конуса 106. При этом угол ζ наклона поверхностного сектора является постоянным, как в окружном, так и в радиальном направлении, относительно центра кольца 104.
На фиг. 22-24 показан третий вариант осуществления перемешивающего элемента 107 согласно изобретению, при этом в отличие от перемешивающего элемента, показанного на фиг. 17-19, перемешивающий элемент 107 имеет перемешивающий конец 108 с напорной поверхностью 109 в виде раструба. Начиная от наружной кромки 125, угол ζ наклона поверхностного сектора непрерывно увеличивается относительно плоскости 126 наружной кромки напорной поверхности 109 при уменьшении расстояния до центральной оси 127 кольца, т.е. до центра кольца напорной поверхности 109. Напорная поверхность 109 образует выходное отверстие 110 в форме раструба с углом ζ наклона поверхностного сектора, равным по меньшей мере 10°. При этом напорная поверхность 109 переходит в проточную трубку 111. Кольцо 112 напорной поверхности 109 имеет наклон относительно направления потока 113 проточной трубки 111 под углом Ω. Стенка 129 проточной трубки 111 проходит, по существу, в направлении встречного потока, т.е. наклонена под углом Ω в направлении встречного потока.
На фиг. 25 и 26 показаны фрагменты четвертого варианта осуществления перемешивающего конца 114 перемешивающего элемента 115 согласно изобретению с проточной трубкой 116 и кольцеобразной напорной поверхностью 117. Перемешивающий элемент 115, т.е. напорная поверхность 117, в отличие от перемешивающего элемента, показанного на фиг. 17-19, имеет непрерывную волнообразную форму, соответствующую синусоидальной функции, относительно центральной оси 118 кольца, т.е. центра кольца 118 напорной поверхности 117. Таким образом, напорная поверхность 117 образует концентрические волновые гребни 119 и впадины 120. При этом, начиная от наружной кромки 128, угол наклона ζ поверхностного сектора непрерывно увеличивается и уменьшается относительно плоскости 129 наружной кромки напорной поверхности 117 при уменьшении расстояния до центральной оси 118 кольца. При этом угол ζ наклона поверхностного сектора при уменьшении расстояния от напорной поверхности 117 до центра 118 кольца непрерывно изменяется в соответствии с нелинейной тригонометрической функцией.
На фиг. 27 показан другой вариант осуществления перемешивающего элемента 121 согласно изобретению, в котором в отличие от перемешивающего элемента, показанного на фиг. 17-19, напорная поверхность 122 имеет наклон, при этом не показанный на чертеже угол ζ наклона поверхностного сектора, составляющий 10°, непрерывно изменяется вдоль напорной поверхности 122 в соответствии с синусоидальной функцией, таким образом, чтобы напорная поверхность 122 в радиальном направлении образовывала волновую форму. При этом напорная поверхность 122 также имеет волновые гребни 123 и впадины 124. Поэтому угол ζ наклона поверхностного сектора непрерывно изменяется вдоль напорной поверхности 122 или кольцевого сектора в соответствии с нелинейной тригонометрической функцией.