СМЕСИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО С ЗАКРЫВАЮЩИМ ЭЛЕМЕНТОМ
MIXING DEVICE WITH CLOSING ELEMENT

Настоящее изобретение касается смесительного устройства, имеющего контейнер, вращающийся вокруг оси контейнера для приема смешиваемого материала, с отверстием для опорожнения, расположенным в его нижней части, вращающимся смесительным инструментом, расположенным во внутренней части контейнера, и закрывающим элементом для закрывания отверстия для опорожнения, при этом закрывающий элемент может быть поворотным вокруг оси поворота для открытия и закрытия отверстия для опорожнения, причем закрывающий элемент имеет внутреннюю поверхность, которая при закрытом отверстии для опорожнения расположена внутри контейнера, наружную поверхность, которая при закрытом отверстии для опорожнения расположена снаружи контейнера, и краевую поверхность, которая при закрытом отверстии для опорожнения расположена напротив краевой поверхности отверстия для опорожнения.
Часто такой закрывающий элемент имеет форму закрывающей крышки. Это, однако, не является абсолютно необходимым. Закрывающий элемент также может быть элементом, отдельным от закрывающей крышки. Далее изобретение описывается со ссылкой на закрывающие элементы в виде закрывающей крышки. Однако следует иметь в виду, что вместо закрывающей крышки также возможно сконструировать закрывающую крышку в соответствии с изобретением, даже если ее конфигурация в форме закрывающей крышки является предпочтительной.
Такое смесительное устройство известно, например, из публикации WO 2011/128435 А1.
Известное смесительное устройство такого типа показано на фигурах 1 и 2. На фиг.1 показан вид сверху смесительного контейнера. Фиг.2 показывает вид в разрезе.
Цилиндрический смесительный контейнер 1 имеет смесительный инструмент 2, который расположен эксцентрично в смесительном контейнере и установлен в подвешенном состоянии на центральном валу 3, с расположенными в сторону смесительными лопастями 4 и неподвижным скребком 5 в стенке/дне, установленным в подвешенном состоянии вертикально сверху. На плоскости самой нижней лопасти смесительного инструмента 2 закреплены выступающие вертикально вниз нижние лопасти 6, которые работают на небольшом расстоянии относительно поверхности дна контейнера.
Отверстие 7 для опорожнения расположено в центре смесительного контейнера 1. Отверстие 7 для опорожнения может быть закрыто закрывающим элементом в виде закрывающей крышки 8. В проиллюстрированном варианте осуществления закрывающая крышка 8 соединена с опорным рычагом 10 посредством установочной вилки и установочной цапфы 9 и, таким образом, является поворотной вокруг оси поворота установочной цапфы 9. Опорный рычаг 10 установлен с возможностью поворота посредством поворотного вала 11. Обратный элемент (не показан) предусматривает, что закрывающая крышка 8 принимает заданное положение относительно опорного рычага 10, если не существует никаких внешних сил, действующих на нее.
Когда отверстие 7 для опорожнения закрыто, другими словами закрывающая крышка 8 расположена внутри отверстия 7 для опорожнения, концы закрывающей крышки 8 находятся на одном уровне с дном контейнера. Это образует плоскую нижнюю поверхность, по которой перемещается перемешиваемый материал. Это обеспечивает эффективное тщательное перемешивание всего материала, подлежащего смешиванию, так как над закрывающей крышкой нет мертвого пространства, которое не достигается нижними лопастями 6.
Требование к закрывающей крышке заканчиваться на одном уровне с дном контейнера создает трудности с точки зрения конфигурации и направления закрывающей крышки.
Как правило, закрывающую крышку нужно было бы перемещать линейно вниз, чтобы открыть отверстие для опорожнения. Следствием этого, однако, может быть то, что благодаря расположению отверстия для опорожнения в нижней части контейнера, смешиваемый материал будет течь по всем известным поверхностям закрывающей крышки и, возможно, даже загрязнит привод закрывающей крышки. Однако невозможно, чтобы закрывающая крышка была поворотной в боковом направлении от отверстия для опорожнения, по существу, из-за цилиндрических или в форме усеченного конуса контактных поверхностей закрывающей крышки и отверстия для опорожнения.
По этой причине привод закрывающей крышки, показанный на фиг.2, обеспечивает поворотное движение как вокруг оси 11, так и вокруг оси 9. Известная закрывающая крышка является сложной и дорогой в изготовлении и не может быть легко очищена. Благодаря поворотному движению закрывающей крышки, закрывающая крышка должна иметь определенный зазор внутри отверстия для опорожнения, чтобы ее можно было поворачивать из отверстия для опорожнения. Образовавшийся в результате зазор означает, что компоненты смешиваемого материала могут выходить из контейнера, даже когда отверстие для опорожнения закрыто. Кроме того, закрывающая крышка должна быть очень тщательно очищена после каждой операции опорожнения, чтобы обеспечить ее повторное размещение в отверстии и надежную ее герметизацию. Дополнительно, смешиваемый материал может накапливаться в области оси 9 поворота, которая находится под закрывающей крышкой, и препятствовать операции поворота. Благодаря поворотному движению закрывающей крышки в сочетании с вращательным движением смесительного контейнера, смешиваемый материал, вытекающий из отверстия, будет вытекать из смесительного контейнера по параболической траектории. В результате необходимо, чтобы раздаточная коробка 12, которая расположена под закрывающей крышкой, была относительно большого размера, что создает трудности при последующей очистке. Кроме того, нижнее сечение для опорожнения раздаточной коробки должно быть выполнено относительно большим, чтобы обеспечить достаточно крутой угол опорожнения. Большое сечение для опорожнения вызывает затруднения с точки зрения размещения смешиваемого материала в соединенных далее по ходу контейнерах, поскольку они тоже, в свою очередь, должны иметь большие входные сечения.
Задача настоящего изобретения, следовательно, состоит в обеспечении смесительного устройства типа, описанного во вступительной части этого описания, которое, по меньшей мере, уменьшает вышеописанные недостатки и позволяет переносить смешиваемый материал по сравнительно небольшому сечению.
Согласно изобретению, эта задача решается тем, что закрывающий элемент, отверстие для опорожнения и ось поворота выполнены и расположены таким образом, что точка, расположенная дальше всего от оси поворота на внутренней поверхности или краевой поверхности закрывающего элемента, описывает круг при поворотном движении, при этом закрывающий элемент расположен внутри круга, а краевые поверхности отверстия для опорожнения расположены вне круга.
В силу этой меры, закрывающий элемент должен вращаться только вокруг оси поворота, чтобы закрывать отверстие для опорожнения. Отверстие для опорожнения выполнено и расположено таким образом, что краевая поверхность отверстия для опорожнения не может столкнуться с закрывающим элементом во время поворотного движения.
В принципе, между краевыми поверхностями закрывающего элемента и краевыми поверхностями отверстия для опорожнения может оставаться зазор даже в закрытом положении закрывающего элемента внутри отверстия для опорожнения, однако ширина зазора должна быть меньше, чем наименьший размер зерна смешиваемого материала, подлежащего обработке, для предотвращения вытекания смешиваемого материала из смесительного контейнера в закрытом положении закрывающего элемента.
Предпочтительный вариант осуществления предусматривает, что отверстие для опорожнения и закрывающий элемент имеют взаимно соответствующие краевые поверхности, которые вступают в контакт друг с другом, когда закрывающий элемент расположен в отверстии для опорожнения.
Эта мера обеспечивает отсутствие зазора между отверстием для опорожнения и закрывающим элементом в закрытом положении закрывающего элемента.
Еще один предпочтительный вариант осуществления предусматривает, что краевые поверхности закрывающего элемента имеют криволинейную конфигурацию, так что они лежат на условной сфере, а центральная точка условной сферы лежит на оси поворота.
Особенно предпочтительно, закрывающий элемент заканчивается на одном уровне с дном, так что имеется плоская нижняя поверхность, когда закрывающий элемент расположен в отверстии для опорожнения.
Такое выполнение краевых поверхностей является аналогичным структуре сферических сегментных задвижек. Сферические сегментные задвижки служат запорным элементом в линиях дозирования и подачи. Однако следует отметить, что в случае сферических сегментных задвижек, подвижные клапанные задвижки имеют форму сферического сегмента, то есть не только контактные поверхности, которые вступают в контакт с соответствующим седлом клапана, выполнены изогнутыми, но вся клапанная задвижка имеет форму сферического колпачка. Помимо того факта, что такую клапанную задвижку не следует рассматривать как закрывающую крышку, она также не допускает расположения в нижней части контейнера в его плоскости вследствие формы колпачка.
Выполнение согласно изобретению имеет то преимущество, что закрывающая крышка может быть легко повернута вокруг оси поворота, чтобы закрыть или открыть отверстие для опорожнения.
В предпочтительном варианте осуществления, смесительный инструмент имеет вал смесителя, расположенный параллельно оси вращения контейнера, и множество лопастей, расположенных на расстоянии друг от друга вдоль вала смесителя. Тщательное перемешивание смешиваемого материала может быть существенно ускорено посредством такого смесительного инструмента. Такой смесительный инструмент уже показан на фигурах 1 и 2. В качестве альтернативы, вместо смесительных лопастей также возможно использовать дисковые смесительные инструменты, например, с V-образными или U-образными углублениями на внешней периферии и смесительными элементами в виде пальцев или стержней, выступающих вверх или вниз из плоскости смесительного инструмента. Для достижения как можно более тщательного смешивания смешиваемого материала, при всех геометриях смесительного инструмента, необходимо расположить на конце по направлению к дну по меньшей мере одну, а предпочтительно по меньшей мере две, в целом, взаимно противоположно расположенные нижние лопасти, которые при небольшом расстоянии относительно дна смесительного контейнера или также с непосредственным контактом с ним удаляют скопления материала на дне смесительного контейнера и закрывающей крышки благодаря вращательному движению. Нижние лопасти обычно расположены таким образом, что они проходят через ось вращения смесительного контейнера, а также закрывающую крышку.
Будет видно, что лопасти смесительного инструмента с нижними лопастями 6, закрепленными на них, продолжаются над закрывающей крышкой. Следовательно, как видно, в частности, из фиг.2, может возникнуть ситуация, в которой лопасть смесительного инструмента или нижняя лопасть, прикрепленная к лопасти смесительного инструмента, расположена непосредственно над закрывающей крышкой. Согласно изобретению, закрывающая крышка поворачивается вокруг оси поворота, чтобы открывать и закрывать отверстие для опорожнения, и когда центральная точка кривизны краевых поверхностей закрывающей крышки лежит на этой оси поворота, при поворотном движении закрывающей крышки вокруг оси поворота краевые поверхности движутся вдоль поверхности условной сферы, то есть движутся по круговому пути. Следствием этого, однако, является то, что краевые поверхности являются поворотными в контейнер, что, однако, может привести к столкновению закрывающей крышки с лопастью смесительного инструмента или нижней лопастью, установленной на лопасти смесительного инструмента, когда оно находится точно в области поворотного движения закрывающей крышки. Поэтому необходимо, чтобы перед открытием или закрытием закрывающей крышки, вал смесителя вращался таким образом, чтобы в области поворотного движения закрывающей крышки не было лопасти смесительного инструмента и нижней лопасти. Это может быть реализовано, например, вручную, то есть оператором, присутствующим на участке.
В предпочтительном варианте осуществления, смесительное устройство имеет позиционирующее устройство для вращательного позиционирования лопастей смесительного инструмента и, в частности, нижней лопасти относительно отверстия для опорожнения.
Затем смесительный инструмент может быть размещен посредством позиционирующего устройства таким образом, чтобы части смесительного инструмента, которые могли сталкиваться с закрывающей крышкой, то есть, в частности, нижние лопасти, не находились в области, в которой закрывающая крышка выполняет свое поворотное движение при ее открытии.
Следовательно, в устройстве согласно изобретению, перед тем, как закрывающая крышка в форме сферического сегментного клапана открывается или закрывается, смесительный вал сначала перемещается посредством позиционирующего устройства в положение, в котором закрывающая крышка может быть повернута без какого-либо риска. В связи с этим необходимо обеспечить, чтобы во время поворотного движения части вала смесителя, которые могли бы столкнуться с закрывающей крышкой, не перемещались в область поворотного движения закрывающей крышки.
В предпочтительном варианте осуществления позиционирующее устройство имеет устройство для определения углового положения вала смесителя. В зависимости от соответствующего привода вала смесителя может быть невозможным предсказать, в каком положении находятся смесительный инструмент, выступающие элементы или нижние лопасти на валу смесителя. Следовательно, позиционирующее устройство может быть полезным для определения текущего положения вращения вала смесителя, в этом отношении, на основе определения положения, таким образом, позиционирующее устройство может осуществлять вращательное позиционирование нижних лопастей смесительного инструмента относительно отверстия для опорожнения, обеспечивающее безопасное поворотное движение закрывающей крышки.
В принципе, любой желаемый датчик может быть использован для определения вращательного положения. Особенно предпочтительно на валу смесителя или на прикрепленных к нему приводных элементах, таких как, например, шкивы для клиновидного ремня, расположены кулачки, которые распознаются соответствующими кулачковыми следящими элементами, взаимодействующими с кулачками, так что осуществляется механическое, электрическое или электромеханическое обнаружение. В виде примера, выпуклый участок в форме кулачка может быть расположен на валу смесителя (или на закрепленном на нем шкиве для клиновидного ремня), причем участок в форме кулачка расположен таким образом, что, когда неподвижно расположенный следящий элемент обнаруживает выпуклый участок в форме кулачка, это гарантирует то, что вал смесителя находится в положении, в котором ни одна нижняя лопасть вала смесителя не находится в области поворотного движения закрывающей крышки.
Поскольку кулачковый следящий элемент обнаруживает кулачок, закрывающая крышка может быть открыта или закрыта. Если кулачковый следящий элемент не обнаруживает кулачок, то вал смесителя должен вращаться дальше, пока кулачок не будет обнаружен. В принципе, также возможно, чтобы кулачки располагались на валу смесителя таким образом, чтобы, когда кулачковый следящий элемент обнаруживал кулачок, выступающие компоненты, такие как, например, нижние лопасти, были расположены таким образом, что закрывающая крышка не могла быть открыта или закрыта.
Кроме того, предпочтительный вариант осуществления предусматривает, что позиционирующее устройство выполнено таким образом, что оно может контролировать и останавливать вращательное движение вала смесителя и/или вращательное движение смесительного контейнера.
Следовательно, если отверстие для опорожнения необходимо открыть или закрыть, позиционирующее устройство способно так позиционировать вал смесителя, что возможно безопасное поворотное движение закрывающей крышки. Это также может гарантировать, что это состояние поддерживается во время процедуры открытия или закрытия.
Дополнительные преимущества, признаки и возможные применения настоящего изобретения будут очевидны из приведенного ниже описания предпочтительного варианта осуществления и прилагаемых чертежей, на которых:
фиг.1 показывает вид в плане смесительного контейнера, соответствующего уровню техники,
фиг.2 показывает поперечное сечение смесительного устройства и смесительного контейнера, установленного в нем, как показано на фиг.1, и
фиг.3 показывает вариант осуществления согласно изобретению смесительного устройства.
Фигуры 1 и 2 показывают структуру по предшествующему уровню техники, которая уже была описана выше.
Фиг.3 показывает схематичный вид сечения варианта осуществления согласно изобретению смесительного устройства.
Насколько это возможно, одни и те же ссылочные позиции используются для одинаковых элементов. Здесь также имеется цилиндрический смесительный контейнер 1, вращающийся вокруг оси вращения. Смесительный инструмент, имеющий смесительный вал 3, расположен внутри смесительного контейнера 1. К смесительному валу 3 прикреплен дискообразный смесительный инструмент 19 с выступающими в осевом направлении пальцами и нижними лопастями 6, выступающими в направлении дна контейнера.
Смесительный вал 3 приводится в движение двигателем 21 посредством клиновидного ремня. Для этого шкив 16 для клиновидного ремня прикреплен к смесительному валу 3. На шкиве 16 для клиновидного ремня расположены магниты 17, которые могут быть обнаружены подходящим датчиком 18. В проиллюстрированном примере, магниты 17 расположены в одной плоскости, в которой расположены как ось вращения смесительного вала 3, так и нижняя лопасть 6.
Как также показано в качестве примера на фиг.3, соответствующие магниты 17 также могут быть расположены непосредственно на смесительном валу 3. Датчики 18 считываются контроллером 20, который, в свою очередь, приводит в движение двигатель 21.
Дно контейнера имеет отверстие 7 для опорожнения. Закрывающая крышка 13 расположена в отверстии 7 для опорожнения. Закрывающая крышка 13 и отверстие 7 для опорожнения имеют взаимно соответствующие краевые поверхности, которые вступают в контакт друг с другом, когда закрывающая крышка установлена в отверстие 7 для опорожнения, как показано на фиг.3. Будет видно, что закрывающая крышка 13 закрывается на одном уровне с дном контейнера, так что это обеспечивает плоскую нижнюю поверхность.
Краевые поверхности закрывающей крышки 13 имеют изогнутую конфигурацию, так что они лежат на воображаемой сфере. Закрывающая крышка 13 может поворачиваться вокруг оси 14 поворота для открытия и закрытия отверстия 7 для опорожнения. Центральная точка условной сферы находится на оси 14 поворота. Следствием этого является то, что закрывающая крышка 13 может быть повернута вокруг оси 14 поворота без необходимости предварительного перемещения из отверстия 7 для опорожнения. В этом случае, краевые поверхности закрывающей крышки 13 смещаются по условной сфере 15. Фиг.3 показывает ситуацию, в которой закрывающая крышка 13 будет сталкиваться с нижней лопастью 6 при повороте вокруг оси 14 поворота.
Следовательно, до того, как закрывающая крышка 13 поворачивается вокруг оси 14 поворота, положение смесительного вала 3 определяется магнитами 17 и датчиками 18, и движение смесительного вала 3 регулируется таким образом, что нижние лопасти 6 перемещались из области поворотного движения закрывающей крышки 13, так что закрывающая крышка 13 затем может быть открыта или закрыта без какого-либо риска. Вместо магнитов 17 и датчиков 18, как уже было описано выше, также можно установить подходящие кулачки и кулачковые следящие элементы или любые другие датчики и соответствующие дополнительные элементы, которые позволяют определять угловое положение вала.