СМЕСИТЕЛЬ

Предлагаемая конструкция относится к устройствам для перемешивания растворов, суспензий, эмульсий и может найти применение в химической, нефтехимической, легкой, пищевой, фармацевтической, машиностроительной и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах очистки шламовых и сточных вод.
Известно устройство для перемешивания жидкостей, состоящее из корпуса, привода и перемешивающего устройства в виде рамной мешалки, на вертикальных лопатках которой закреплены оси с установленными на них с возможностью свободного вращения лопастными мешалками (патент Франции №2325422, B01F 7/30, С12В 1/00, 1977).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная интенсивность перемешивания жидкости во всем объеме из-за образования застойных зон в центральной части корпуса, где перемешивающее устройство отсутствует.
Известно устройство для перемешивания, состоящее из основной мешалки в аппарате, приводимой во вращение приводом, свободно крутящихся боковых мешалок, смонтированных на неподвижных верхней и нижней опорах, закрепленных на боковых стенках аппарата (Авт.св. Народной Республики Болгарии №296609, B01F 7/16, 1981).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная интенсивность перемешивания жидкости у стенок аппарата из-за отсутствия привода, приводящего в движение боковые мешалки, что приводит к образованию застойных зон, особенно при перемешивании высоковязких структурированных ньютоновских и неньютоновских жидкостей.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и выбранному за прототип является смеситель, содержащий корпус, центральную быстроходную мешалку, закрепленную на валу привода, тихоходную мешалку, снабженную поплавком, выполненным в виде тора, жестко закрепленным в верхней ее части, и установленную соосно корпусу, и гидромуфту с ведомой полумуфтой, выполненной в виде патрубка, который закреплен на лопастях тихоходной мешалки и установлен осесимметрично с валом, а на валу жестко закреплена ведущая полумуфта, при этом ведущая полумуфта и отверстие в патрубке имеют овальную форму, а отношение длины малой оси овала в отверстии патрубка к длине большой оси овала ведущей полумуфты составляет:
где L и l - соответственно длины малой оси овала в отверстии патрубка и большой оси овала ведущей полумуфты (патент на полезную модель РФ №119640, B01F 7/16, 2012).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная интенсивность перемешивания жидкости у стенок корпуса, так как лопасти тихоходной мешалки при медленном вращении создают застойные зоны в периферийных объемах смесителя.
Техническим результатом предлагаемой конструкции смесителя является увеличение интенсивности перемешивания во всем его объеме за счет дополнительного вращения лопастей тихоходной мешалки у стенок корпуса и предупреждения образования застойных зон.
Поставленный технический результат достигается тем, что в смесителе, содержащем корпус, центральную быстроходную мешалку, закрепленную на валу привода, тихоходную мешалку, снабженную поплавком, выполненным в виде тора, жестко закрепленным в верхней ее части, и установленную соосно корпусу, и гидромуфту с ведомой полумуфтой, выполненной в виде патрубка, который закреплен на лопастях тихоходной мешалки и установлен осесимметрично с валом, причем на валу жестко закреплена ведущая полумуфта, при этом ведущая полумуфта и отверстие в патрубке имеют овальную форму с отношением длины малой оси овала в отверстии патрубка к длине большой оси овала ведущей полумуфты
где L и l - соответственно длины малой оси овала в отверстии патрубка и большой оси овала ведущей полумуфты, при этом патрубок ведомой полумуфты закреплен на поплавке, а боковые лопасти тихоходной мешалки установлены с возможностью свободного вращения на осях, жестко закрепленных на поплавке и на нижней лопасти тихоходной мешалки.
3
Установка боковых лопастей тихоходной мешалки с возможностью свободного вращения на осях, жестко закрепленных на поплавке и на нижней лопасти тихоходной мешалки, при вращении последней приводит в дополнительное вращение вокруг осей боковые лопасти тихоходной мешалки со скоростью вращения n. Это дополнительное вращение боковых лопастей тихоходной мешалки вблизи стенок корпуса разрушает застойные периферийные зоны в перемешиваемой жидкости, а кроме того снижает эффективную вязкость структурированных ньютоновских и неньютоновских жидкостей, что способствует интенсификации процесса перемешивания во всем объеме смесителя.
Закрепление патрубка на поплавке позволяет боковым лопастям тихоходной мешалки свободно вращаться вокруг осей, что, как указано выше, интенсифицирует процесс перемешивания у боковых стенок смесителя.
2
Кроме того, колебательный режим вращения тихоходной мешалки с переменной скоростью вращения n, который обеспечивает гидромуфта с овальными рабочими поверхностями с отношением длины малой оси овала в отверстии патрубка к длине большой оси овала ведущей полумуфты, отвечающим условию (1), создает колебательный режим вращения боковых лопастей вокруг осей с переменной скоростью вращения η3, что еще больше разрушает структуру и уменьшает эффективную вязкость перемешиваемой жидкости, а значит увеличивает интенсивность ее перемешивания.
На фиг.1 представлен общий вид предлагаемой конструкции смесителя, на фиг.2 - вид сверху в разрезе Α-A на ведущую и ведомую полумуфты и боковые лопасти тихоходной мешалки.
Смеситель состоит из быстроходной мешалки 1, закрепленной на валу 2, тихоходной мешалки, состоящей из нижней лопасти 3 и боковых лопастей 4. В верхней части установлен поплавок 5, выполненный в виде тора и соединенный ребрами 6 с патрубком 7, отверстие в котором имеет форму овала. На валу 2 жестко закреплена ведущая полумуфта 8, имеющая форму овала, причем отношение длины малой оси овала в отверстии патрубка 7 к длине большой оси овала ведущей полумуфты 8 отвечает условию (1). Поплавок 5 и нижняя лопасть 3 тихоходной мешалки жестко соединены между собой осями 9, на которых с возможностью вращения установлены боковые лопасти 4 тихоходной мешалки.
1
2
Смеситель работает следующим образом. В корпус заливают перемешиваемую жидкость. Поплавок 5 всплывает вместе с патрубком 7, боковыми лопастями 4 и нижней лопастью 3 тихоходной мешалки и осями 9. От привода передается вращение с числом оборотов n на вал 2 быстроходной мешалки 1. Перемешиваемая жидкость, находящаяся в зазоре между рабочими поверхностями патрубка 7 и ведущей полумуфты 8, передает крутящий момент от вала 2 к лопастям 3 и 4 тихоходной мешалки. Так как при вращении обеих мешалок зазор между рабочими поверхностями патрубка 7 и ведущей полумуфты 8 непрерывно изменяется от наименьшего (фиг.2) к наибольшему, то меняется и крутящий момент, передаваемый от вала быстроходной мешалки 2 к лопастям 3 и 4 тихоходной мешалки - а значит и скорость вращения n.
3
2
Кроме того, так как боковые лопасти 4 тихоходной мешалки установлены на осях 9 с возможностью свободного вращения, то эти лопасти сами дополнительно вращаются вокруг осей 9 со скоростью вращения n, которая также как и скорость вращения n изменяется во времени, что способствует интенсификации процесса перемешивания.
3
2
Таким образом, дополнительная переменная скорость вращения n боковых лопастей тихоходной мешалки в сочетании с ее основной также переменной скоростью вращения n приводит к быстрому разрушению структуры в высоковязкой ньютоновской или неньютоновской перемешиваемой жидкости, уменьшению объемов застойных зон, снижению ее эффективной вязкости, а значит увеличению интенсивности перемешивания у стенок аппарата и в целом во всем объеме смесителя.