СМЕСИТЕЛЬ СО СМЕСИТЕЛЬНОЙ ЕМКОСТЬЮ
MIXER WITH MIXING CONTAINER

Изобретение относится к смесителю со смесительной емкостью и по меньшей мере частично расположенным в смесительной емкости инструментальным валом, при этом инструментальный вал имеет один рабочий конец, на котором закреплен или может быть закреплен рабочий инструмент, и приводной конец, который установлен посредством находящихся на расстоянии друг от друга инструментальных подшипников, при этом предусмотрен приводной двигатель с моторным валом для привода инструментального вала.
Подобный смеситель известен, например, из DE 3520409. Показанная там форма выполнения включает в себя прочный на сжатие смеситель с загрузочным отверстием, вращающуюся, имеющую опорожняющее устройство смесительную емкость, с расположенными эксцентрично к оси смесительной емкости смесительными инструментами внутри смесительной емкости.
Известный из уровня техники смеситель схематично изображен на фиг.1, которая показывает вертикальное сечение смесителя. Смеситель 1 имеет установленную в корпусе 2 смесителя смесительную емкость 3, которую можно вращать вокруг вертикальной оси вращения. Для обеспечения данного вращения смесительная емкость 3 установлена с возможностью вращения на шариковом подшипнике 4. На нижней стороне смесительной емкости может иметься отверстие для опорожнения (не показано). Корпус 2 смесителя имеет крышку 5 корпуса. Внутри смесительной емкости 3 расположен образующий смесительный инструмент рабочий инструмент 6. Видно, что рабочий инструмент 6 имеет возможность вращения относительно вертикальной оси, которая находится на расстоянии от оси вращения смесительной емкости 3. С этой целью приводной конец рабочего инструмента 6 проводится через крышку 5 корпуса и приводится в действие с помощью приводного двигателя 7, например, посредством клинового ремня 9.
Рабочие инструменты 6 закреплены на инструментальном валу 8, который имеет приводной конец, на который воздействует клиновой ремень 9, и рабочий конец, на котором закреплены образующие смесительный инструмент рабочие инструменты 6. В показанной форме выполнения инструментальный вал 8 выполнен из двух частей, при этом обе части соединены друг с другом или же могут быть отсоединены друг от друга посредством фланцевого соединения 10. Здесь данное фланцевое соединение 10, в том числе, предназначено для того, чтобы менять рабочий инструмент 6, например звездчатый завихритель на стержневой завихритель. Кроме того, если на рабочем инструменте появляются признаки износа, его можно заменить на новый. Поскольку вращаются как смесительная емкость 3, так и инструментальный вал 8, то на инструментальный вал 8 могут воздействовать значительные поперечные усилия, которые вызываются притоком материала из-за вращающейся смесительной емкости 3, к тому же инструментальный вал удерживается в крышке 5 корпуса лишь за одну сторону. Величина поперечного усилия, в том числе, зависит от типа смешиваемого материала и, естественно, от скорости вращения как смесительной емкости 3, так и рабочего инструмента 6.
Поэтому для крепления инструментального вала 8 на приводном конце предусмотрены два инструментальных подшипника 11, 12, в которых соответственно установлен вал с диаметром D. Для восприятия усилий инструментальные подшипники 11, 12 посредством фланца 13 с помощью резьбового соединения закреплены на корпусе 2 смесителя или же на крышке 5 смесителя. Затем клиновой ремень 9 воздействует на приводной конец инструментального вала 8. Приводной двигатель 7 имеет моторный вал 20, который также удерживается двумя моторными подшипниками 14, 15. Видно, что диаметр d моторного вала 20 существенно меньше, чем диаметр D инструментального вала 8.
В качестве приводного двигателя из уровня техники в основном встречаются трехфазные асинхронные двигатели или гидравлические двигатели с клиноременной или зубчато-ременной передачей, а также двигатель-редуктор.
Все данные типы привода имеют общее в том, что для создания крутящего момента и для преобразования крутящего момента, а также для восприятия сил требуется большое количеством элементов. В простейшем случае с асинхронным двигателем с соответствующей установкой требуются по меньшей мере четыре подшипника, два подшипника для моторного вала и два подшипника для инструментального вала, которые, наряду с весом, должны дополнительно воспринимать и высокие усилия от рабочего инструмента, а также существенные усилия от ремня.
Если используется двигатель-редуктор или отдельный редуктор, то для каждой понижающей ступени должны быть предусмотрены по меньшей мере два дополнительных подшипника.
Наряду с дорогими и ненадежными подшипниками ременная передача, состоящая в общем случае из комплекта клиновых ремней или зубчатых ремней, является элементом машины, требующим интенсивного обслуживания. Правильное натяжение этих компонентов должно проверяться и, при необходимости, корректироваться с регулярными интервалами. Также как клиновые, так и зубчатые ремни подвержены износу и поэтому должны меняться с регулярными интервалами.
Поэтому, исходя из описанного уровня техники, задача данного изобретения заключается в том, чтобы предложить смеситель, который прост и недорог в изготовлении, имеет максимально возможный крутящий момент в широком диапазоне частот вращения и минимальное количество изнашиваемых узлов для привода рабочего инструмента.
Согласно изобретению данная задача решена тем, что моторный вал установлен по меньшей мере в одном из обоих, находящихся на расстоянии друг от друга инструментальных подшипников.
Другими словами, один из подшипников, который предусмотрен для установки инструментального вала, одновременно используется для установки моторного вала. Поэтому моторный вал и инструментальный вал непосредственно соединены друг с другом. За счет такой меры можно сэкономить по меньшей мере один подшипник.
Особо предпочтительна форма выполнения, в которой двигатель расположен между обоими инструментальными подшипниками, и моторный вал, предпочтительно, установлен посредством обоих инструментальных подшипника. Благодаря такой форме выполнения можно отказаться от двух подшипников, поскольку подшипники инструментального вала одновременно служат подшипниками моторного вала. Собственно говоря, в такой форме выполнения можно больше не проводить различия между моторным и инструментальным валом, так как один участок вала служит моторным валом, а другой участок того же вала служит инструментальным валом.
В качестве двигателя в этих случаях предпочтительно применяются непосредственный привод и, особо предпочтительно, трехфазный двигатель переменного тока (серводвигатель, высокомоментный электродвигатель постоянного тока, синхронный реактивный электродвигатель).
В следующей предпочтительной форме выполнения обращенный к инструментальному валу подшипник моторного вала пригоден к восприятию особо высоких радиальных и аксиальных сил. Предпочтительно, он выполнен как комбинированный радиально-упорный подшипник (радиальный шарикоподшипник), например самоустанавливающийся роликовый или же самоустанавливающийся шариковый подшипник и, особо предпочтительно, как двухрядный самоустанавливающийся роликоподшипник.
Оказалось, что возникающие при работе поперечные усилия наилучшим образом может воспринимать, прежде всего, двухрядный самоустанавливающийся роликоподшипник.
Следующая предпочтительная форма выполнения предусматривает, что диаметр моторного вала на обоих инструментальных подшипниках отличается, при этом предпочтительно диаметр моторного вала d" на противолежащем инструментальному валу инструментальном подшипнике меньше, предпочтительно по меньшей мере на 30%, особо предпочтительно по меньшей мере на 50% меньше чем диаметр D моторного вала на другом инструментальном подшипнике.
Оказалось, что только обращенный к смесительной емкости подшипник должен иметь большой диаметр. При подходящем выборе параметров подшипника противолежащий смесительной емкости подшипник может быть выполнен существенно меньшим и, тем самым, более дешевым.
Двигатель целесообразным образом размещен в корпусе двигателя, при этом оба инструментальных подшипника расположены на или в корпусе двигателя. При этом корпус двигателя может иметь первый наружный фланец, с помощью которого корпус двигателя и, тем самым, двигатель закреплен на смесительной емкости. Далее в особо предпочтительной форме выполнения корпус двигателя может иметь второй наружный фланец, который также закреплен на корпусе смесителя, при этом второй наружный фланец, предпочтительно, имеет больший срединный диаметр чем первый наружный фланец.
Корпус двигателя может иметь, например, круглое поперечное сечение, при этом целесообразным образом и наружный фланец также может иметь круглое поперечное сечение. В принципе, возможны и другие поперечные сечения, например квадратные или прямоугольные поперечные сечения. Благодаря тому, что второй наружный фланец имеет больший срединный диаметр, двигатель можно легко закрепить на корпусе смесителя. Например, корпус смесителя может иметь проходное отверстие с первым участком с меньшим срединным диаметром и второй участок с большим срединным диаметром, при этом второй участок имеет срединный диаметр, который больше, чем срединный диаметр первого наружного фланца, и меньше, чем срединный диаметр второго наружного фланца. В предпочтительной форме выполнения наименьший срединный диаметр проходного отверстия в корпусе смесителя больше, чем наибольший наружный диаметр рабочего инструмента. Благодаря этой мере весь рабочий инструмент вместе с двигателем можно извлечь через проходное ступенчатое отверстие.
Типичным образом оба фланца имеют отверстия для крепления фланца на корпусе смесителя. При этом больший фланец может иметь дополнительные отверстия, которые предпочтительно больше, чем отверстия для крепления, которые предусмотрены для того, чтобы инструмент мог иметь доступ к отверстиям или крепежным средствам в маленьком фланце. Это облегчает крепление корпуса двигателя к корпусу смесителя.
В следующей предпочтительной форме выполнения инструментальный вал состоит из двух разъемно прикрепленных друг к другу деталей, при этом одна из деталей монолитно соединена с моторным валом, в то время как другая деталь удерживает рабочий инструмент. При этом разъемное соединение может быть выполнено посредством фланцевого соединения.
Альтернативно к этому инструментальный вал также может быть выполнен монолитно с моторным валом.
Другие преимущества, признаки и возможности применения предлагаемого изобретения разъясняются на основании следующего описания предпочтительных форм выполнения, а также соответствующих чертежей, где:
на фиг.1 дано вертикальное сечение известного из уровня техники смесителя;
на фиг.2 - вертикальное сечение первой формы выполнения согласно изобретению, и
на фиг.3 - вертикальное сечение второй формы выполнения согласно изобретению.
На фиг.1 показана известная из уровня техники форма выполнения, которая уже была описана в начале.
На фиг.2 показана первая форма выполнения согласно изобретению. В той мере, насколько это возможно, для одинаковых частей смесителя были использованы одинаковые ссылочные обозначения, которые уже показаны и разъяснены на фиг.1. На фиг.2 приводной двигатель установлен в корпусе 16 двигателя, при этом корпус 16 двигателя посредством двух наружных фланцев 13, 17 закреплен на крышке 5 смесителя. Видно, что инструментальный вал 8 своим приводным концом служит в качестве моторного вала 21. Моторный вал 21, который в показанной форме выполнения частично выполнен как полый вал, удерживается самоустанавливающимся роликоподшипником 18, а также радиальным подшипником 19. Второй наружный фланец 13, который находится ближе к рабочей полости для продукта, то есть к смесительной емкости, имеет меньший диаметр, чем первый наружный фланец 17. Тем самым, весь двигатель можно установить в крышку 5 корпуса с наружной стороны таким образом, что сначала в соответствующее ступенчатое отверстие в крышке емкости вводится наружный фланец с меньшим наружным диаметром, пока он не будет прилегать к днищу расширенного отверстия. Расстояние между обоими наружными фланцами 13, 17 следует подбирать таким образом, чтобы в показанной на фиг.2 ситуации оба фланца можно было привернуть к крышке 5 корпуса.
При необходимости можно легко отвернуть двигатель от крышки емкости и извлечь его.
Подобная ситуация показана на фиг.3, которая одновременно показывает вторую соответствующую изобретению форму выполнения смесителя. Здесь двигатель вместе с рабочим инструментом 6 отсоединен от крышки 5 корпуса, так что двигатель вместе с рабочим инструментом 6 можно извлечь из соответствующего отверстия в крышке емкости. Показанная на фиг.3 форма выполнения отличается от показанной на фиг.2 формы выполнения тем, что отсутствует фланцевое соединение 10, так что инструментальный вал и моторный вал выполнены монолитно. В обеих показанных формах выполнения ось вращения рабочего инструмента расположена эксцентрично по отношению к оси вращения смесительной емкости.
Благодаря интеграции двигателя в прочный опорный узел для восприятия сил и моментов, создается узел с минимальными затратами на техническое обслуживание и максимально возможной надежностью. Двумя опорами удерживается лишь один вал. Тем самым, этот вал воспринимает как усилия двигателя (например, вес, магнитные остаточные силы), так и усилия рабочего инструмента (вибратор, мешалка и т.п.). Возможно необходимое изменение частоты вращения может быть обеспечено применением частотного преобразователя.
Список ссылочных обозначений
1 Смеситель
2 Корпус смесителя
3 Смесительная емкость
4 Шарикоподшипник
5 Крышка корпуса
6 Рабочий инструмент
7 Приводной двигатель
8 Инструментальный вал
9 Клиновый ремень
10 Фланцевое соединение
11, 12 Инструментальный подшипник
13 Фланец
14, 15 Подшипники двигателя
16 Корпус двигателя
17 Фланец
18 Самоустанавливающийся роликоподшипник
19 Упорный подшипник
20, 21 Моторный вал
22 Отверстие для монтажного инструмента.