УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ В ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ СОСУДАХ С УЗКОЙ ГОРЛОВИНОЙ
FLUID MIXER FOR AXIALLY-SYMMETRIC NARROW-NECK VESSELS

Изобретение относится к устройствам для перемешивания маловязких суспензий и эмульсий в осесимметричных сосудах с узкой горловиной, например в качестве лабораторной мешалки.
Известен взбиватель для кондитерских масс (Авторское свидетельство СССР №411881, 1970), состоящий из привода вращения, соединенного с валом, имеющим несбалансированный наконечник, выполненный в виде укрепленных на валу проволок. Основным недостатком данного устройства является трудность его использования для перемешивания жидкостей в сосудах с узкой горловиной.
Известен смеситель (Авторское свидетельство СССР №1567378, 1990), состоящий из привода вращения, соединенного с гибким валом, имеющим несбалансированный наконечник, выполненный в виде укрепленных на валу пропеллерных и лопастных мешалок. Основным недостатком данного устройства является то, что он имеет сложный привод вращения и его эффективно применять с использованием только специального сосуда.
Наиболее близким по конструктивному исполнению к предполагаемому изобретению является устройство для перемешивания (Авторское свидетельство СССР №1655550, 1991), прототип, содержащее привод вращения, установленный в горловине с помощью втулки, соединенный с гибким валом, имеющим несбалансированный наконечник. К основным недостаткам данного устройства применительно к перемешиванию жидкостей в осесимметричных сосудах с узкой горловиной можно отнести постоянный контакт (с ударом или трением) наконечника (отрезка цепи) с внутренними поверхностями сосуда (бочки), в результате этого взаимодействия происходит их истирание, что может привести к изменению цветности краски, т.е. его можно использовать только для темных красок. Кроме того, чтобы «поднять» весь осадок необходимо обеспечить постоянное изменение длины гибкого вала путем поднятия и опускания привода вращения, что также усложняет его использование.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, повышение эффективности процессов перемешивания и диспергирования жидких материалов в осесимметричных сосудах с узкой горловиной.
Решение указанной задачи достигается тем, что гибкий вал изготовлен из тросика ординарной свивки, закреплен во втулке с возможностью вращения, а несбалансированный наконечник выполнен в виде радиально отогнутых проволок тросика. Кроме того, гибкий вал может быть выполнен в виде обыкновенной цепи, к нижнему звену которой прикреплена сфера массой не менее массы четырех звеньев цепи или в виде гирлянды из сфер, диаметром меньшим четверти диаметра горловины, жестко закрепленных на гибком вале с шагом, равным не менее двух диаметров сфер, причем масса нижней сферы должна быть не меньше массы трех вышерасположенных сфер гирлянды.
На фиг.1 изображен общий вид устройства; на фиг.2 - втулка и гибкий вал, выполненный из тросика, перед установкой в сосуд; на фиг.3 - гибкий вал, выполненный в виде обыкновенной цепи и сферы; на фиг.4 - гибкий вал, выполненный в виде гирлянды из сфер.
Устройство для перемешивания содержит привод вращения 1, коническую втулку 2, выполняющую функцию подшипника скольжения, гибкий вал изготовленный из тросика ординарной свивки 3 с несбалансированным наконечником в виде радиально отогнутых проволок тросика 4, гибкий вал, изготовленный из обыкновенной цепи 5 и сферы 6, гибкий вал, изготовленный в виде гирлянды из сфер 6, 7. Устройство помещено в осесимметричный сосуд с узкой горловиной - коническую колбу 8 - и установлено в вертикальном положении с помощью штатива 9. Гибкий вал может быть выполнен из металла или полимерных материалов.
Устройство для перемешивания работает следующим образом.
Перед опусканием гибкого вала, изготовленного из тросика 3, в горловину сосуда 8 его втягивают внутрь конической втулки 2 для притяжения отогнутых проволок 4 к оси тросика (фиг.2), чтобы максимальный размер пучка проволок был меньше внутреннего диаметра горловины сосуда. Затем втулку 2 с тросиком 3 крепят в горловине сосуда 8 и вводят гибкий вал внутрь сосуда с жидкостью на заданную глубину. Тросик соединяют с приводом вращения 1, включают последний и устанавливают необходимую его скорость вращения. При этом гибкий вал описывает коническую поверхность и интенсивно перемешивает жидкость. В случае использования в качестве гибкого вала звеньев цепи 5 (фиг.3) или гирлянды из сфер 7 (фиг.4) их закрепляют к валу привода вращения ниже втулки 2.
Указанные преимущества предлагаемого устройства для перемешивания, по сравнению с известными, обеспечиваются новой совокупностью его новых и известных конструктивных элементов.
Выполнение гибкого вала из тросика ординарной свивки и закрепление его во втулке с возможностью вращения позволяет изготовить достаточно объемный перемешивающий орган устройства размером поперечного сечения больше, чем внутренний диаметр горловины сосуда. Это обусловлено изготовлением перемешивающего органа - несбалансированного наконечника из радиально отогнутых проволок тросика.
Применением в качестве гибкого вала отрезка цепи или гирлянды из сфер можно в более широких пределах обеспечить нестационарный режим перемешивания путем изменения угловой скорости вращения вала. Этому способствуют «тяжелые» сферы, прикрепленные к их нижним концам. Они сдерживают скручивание цепи и гирлянды даже при сравнительно больших угловых скоростях их вращения, при которых цепи и гирлянды без «тяжелых» сфер уже были бы скручены. Кроме того, использование «тяжелых» сфер при заданных их массовых характеристиках (найденных опытным путем) позволяет в зависимости от физических свойств перемешивающих жидкостей, геометрических размеров сосудов и режимов вращения обеспечить рациональную геометрию гибкого вала данной конструкции от параболической до синусоидальной, что в известных изобретениях практически невозможно.