УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ЖИДКОСТИ И РАЗМЫВА ЕЕ ОСАДКОВ В РЕЗЕРВУАРЕ

Полезная модель относится к отраслям промышленности, использующим различные жидкости, хранящиеся в резервуарах и емкостях, и может быть использовано для перемешивания этих жидкостей и размыва их осадков.
Известно устройство для размыва донных отложений в резервуаре с нефтью и нефтепродуктами (описание к патенту РФ №2238795 С12 МКИ: 7 В01F 7\08) содержащее корпус, в котором расположен вал с винтовыми лопастями на конце, элементы герметичного присоединения вала в отверстии резервуара, механизм вращательного движения вала, а для углового движения вала в горизонтальной плоскости - одно- или многоступенчатый редуктор, установленный соосно на валу, и кривошипный механизм. Входное звено редуктора соединено с валом, а выходное - с кривошипным механизмом, шарнирно присоединенным к резервуару. Кривошипный механизм содержит установленный соосно валу кривошип, шатун в виде надетого на кривошип наклонно к оси вращения кривошипа и опирающегося на подшипник обода и выступающего из него пальца. Палец шарнирно связан с одним концом шарнирно смонтированной на резервуаре тяги.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для перемешивания жидкости и размыва ее осадков в резервуаре (описание к патенту РФ №2220766 С1 МКИ 7 В01F 15\00, 7\00), содержащее опорный корпус с элементом присоединения устройства к стенке резервуара, вал, один конец
которого соединен посредством передачи с двигателем, а другой с закрепленным на нем гребным винтом проходит в резервуар, элементы опоры и уплотнения вала относительно опорного корпуса, герметизирующую часть между опорным корпусом и полостью резервуара. Устройство может совершать автоматический, циклический угловой поворот вала в горизонтальной плоскости. Для этого оно содержит надетый на вал внутри опорного корпуса редуктор, входное звено которого соединено с валом, наружное звено зафиксировано от вращения вокруг оси вала, а на выходном звене установлена подшипниковая опора под углом к оси вала, равным максимальному углу поворота вала в горизонтальной плоскости, из наружной обоймы которой выступает палец, проходящий через паз в опорном корпусе, стержень, шарнирно соединенный с пальцем и с элементом присоединения к стенке резервуара.
В этих устройствах для перемешивания жидкости и размыва ее осадков в резервуаре гребной винт совершает циклический поворот на определенный угол только в горизонтальной плоскости. По этой причине размыв и перемешивание жидкости происходит только в этой плоскости. При этом размыв осадков на стенках и перемешивание по всему объему не происходит, поскольку струя жидкости, создаваемая гребным винтом, движется в плоскости вдоль днища и имеет малую зону досягаемости. Во многих случаях требуется интенсивное перемешивание жидкости по всему объему резервуара, а также возможность размыва отложений по всему днищу и на стенках резервуаров и емкостей, что не обеспечивается известными устройствами.
Недостатком этих устройств является то, что они имеют
ограниченную зону действия, из-за того, что гребной винт совершает циклический поворот на определенный угол только в горизонтальной плоскости.
Основной задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание устройства для перемешивания жидкости и размыва ее осадков в резервуаре, обеспечивающего расширение зоны действия устройства при перемешивании жидкостей и размыве их осадков, вследствие появления возможности гребному винту двигаться по телесному пространственному углу, охватывая практически весь объем резервуара или емкости.
Техническим результатом, который обеспечивается заявляемой полезной моделью, является расширение зоны действия устройства при перемешивании жидкостей и размыве их осадков.
Конкретная форма выполнения заявляемой полезной модели по второму пункту формулы позволяет получить дополнительный технический результат - уменьшение мощности, затрачиваемой на размыв, путем создания реактивной силы от гребного винта, создающей крутящий момент, прилагаемый к выходному валу редуктора.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для перемешивания жидкости и размыва ее осадков в резервуаре, содержит корпус, на котором смонтирован двигатель, соединенный с расположенным в корпусе редуктором, входной вал которого связан с валом, имеющем гребной винт на конце и снабженным элементами герметизации относительно резервуара.
Новым является то, что вал, имеющий гребной винт на конце, установлен с возможностью вращения в гильзе, связанной с выходным
валом редуктора и смонтированной в корпусе с возможностью вращения, при этом гильза с валом изогнуты под углом.
Оптимально, чтобы гильза с валом, имеющем гребной винт на конце, были дополнительно изогнуты в плоскости, смещенной относительно оси вращения выходного вала редуктора.
Предлагаемое устройство для перемешивания жидкости и размыва ее осадков в резервуаре обладает следующими преимуществами.
В предлагаемом устройстве гребной винт двигается не по плоскости, а по телесному пространственному углу, охватывая практически весь объем резервуара или емкости. Гребной винт, пространственно перемещаясь, создает струю жидкости, которая движется по пространственному телесному углу, т.е. по всей полости резервуара, обеспечивая интенсивное перемешивание жидкости по всему объему и размывая осадки не только на днище, но и на стенках резервуара.
Дополнительный изгиб гильзы с валом, имеющем гребной винт на конце, в плоскости параллельной оси вращения редуктора позволяет создать плечо и направить реактивную силу от гребного винта перпендикулярно оси вращения выходного вала редуктора. За счет этого создается крутящий момент, прилагаемый к выходному валу редуктора. Этот момент обеспечивает рекуперацию энергии. За счет этого энергия на пространственное вращение гильзы с валом и гребным винтом практически не затрачивается. При отсутствии такого угла реактивная сила от гребного винта действовала на корпус устройства и воспринималась стенками резервуара. При этом могли возникать вибрации, которые могли постепенно разрушать сварные швы стенок резервуара. При реализации предлагаемого решения эта реактивная сила
раскладывается на две силы, одна из которых будет выполнять полезную работу.
На фиг.1 представлена конструкция устройства для перемешивания жидкости и размыва ее осадков в резервуаре.
На фиг.2 - взаимное пространственное расположение изгибов гильзы с валом.
Устройство для перемешивания жидкости и размыва ее осадков в резервуаре (фиг.1) содержит корпус 1 со смонтированным на нем двигателем 2, вал которого соединен через муфту 3 с входным валом 4 редуктора 5 (волнового, планетарного и т.п.). Вал двигателя 2, помимо редуктора 5, одновременно соединен с валом 6, имеющем на конце гребной винт 7. От воздействия перемешиваемой жидкости, редуктор 5 и внутренние элементы устройства защищены элементами герметизации - манжетами 8 и 9. В корпусе 1 на подшипниках установлена гильза 10, в которой также на подшипниках смонтирован вал 6. Гильза 10 связана с выходным валом 11 редуктора 5 через муфту 12. Гильза 10, со смонтированным в ней выходным валом 11 редуктора 5, имеет изгиб относительно оси вращения под углом α. Этот изгиб может быть выполнен в виде углового фланцевого соединения 13 на корпусе гильзы 10 и карданного соединения 14 на валу 6 в месте изгиба. Такой изгиб может быть выполнен также и другими способами, например, путем выполнения корпуса гильзы 9 из двух частей с изгибом, соединенных радиусом, через который проходит торосионный (гибкий) вал 6. Вместо карданного соединения вала 6 может быть применен шарнир равных угловых скоростей.
Устройство для перемешивания жидкости и размыва ее осадков в резервуаре (фиг.2) имеет все элементы устройства, изображенного на фиг.1,
но дополнительно имеет звено 15. Это дополнительное звено 15, как продолжение гильзы 10 с валом 6, имеет изгиб под углом γ в плоскости I, проходящей через ось вращения гильзы 10 (выходного вала 11 редуктора 5). Плоскость II, смещена на величину h относительно оси вращения гильзы 10. С плоскостью II в точке А пересекается изогнутая под углом α, ось вращения гильзы 10. Дополнительный изгиб оси вращения гильзы 10 (выходного вала 11 редуктора 5) под углом γ лежит в плоскости II и начинается в точке А.
Устройство для перемешивания жидкости и размыва ее осадков в резервуаре работает следующим образом.
1
При вращении вала двигателя 2 (фиг.1), он передает вращение на вал 6, который в свою очередь вращает гребной винт 7 в направлении ω. Одновременно вал двигателя 2 вращает через муфту 3 входной вал 4 редуктора 5, который, понижая число оборотов и, повышая крутящий момент, вращает гильзу 10 в направлении ω. Изогнутая часть гильзы 10 вместе с изогнутым концом вала 6 и гребным винтом 7 при вращении описывают пространственный телесный угол β.
При вращении гребной винт 7 создает направленную струю жидкости, которая размывает осадки на дне и стенках резервуара и перемешивает жидкость. Струя жидкости, создаваемая гребным винтом 7, перемещаясь по телесному углу β, достигает практически все зоны днища и стенок резервуара, размывает накопившиеся осадки и полностью перемешивает весь объем жидкости в резервуаре.
Устройство для перемешивания жидкости и размыва ее осадков в резервуаре по фиг.2 работает следующим образом.
При вращении гребного винта 7 он создает струю жидкости, которую отбрасывает с усилием F. Эта сила F лежащая в плоскости II
1
2
2
2
1
1
1
2
раскладывается на силу F, действующую вдоль оси вращения гильзы 10 (выходного вала 11 редуктора 5) и силу F, действующую перпендикулярно этой же оси. Сила F, смещенная относительно оси вращения гильзы 10 (выходного вала 11 редуктора 5) на величину h, создает крутящий момент М=Fh, и вращает гильзу 10 в направлении ω. Это направление совпадает с направлением вращения гильзы 10 и выходного вала 11 редуктора 5. Таким образом, выходной вал 11 редуктора 5 разгружается и на вращение гильзы 10 с валом 6 и гребным винтом 7 в направлении ω практически не затрачивается мощность двигателя 2. При этом осевая реактивная сила F от гребного винта 7 раскладывается на две силы F и F, за счет чего в меньшей мере воздействует на стенку резервуара, а в большей мере выполняет полезную работу.
Предлагаемая конструкция устройства для перемешивания жидкости и размыва ее осадков в резервуаре может быть использована для размыва осадков и перемешивания с нефти, нефтепродуктов, пищевых и химических продуктов в резервуарах и емкостях.