ПЛАНЕТАРНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК B01F7/30 

Изобретение относится к области смешивания, в частности к конструкции смесителя для высоковязких жидкостей и паст, а также порошкообразных компонентов, и может быть использовано в химической, фармацевтической и иных областях.

Процесс смешивания является весьма распространенным процессом в химической и родственным ей областям техники. В частности, смешивание высоковязких, неньютоновских жидкостей осуществляется шнековыми и ленточными мешалками [1] Однако такие мешалки обладают невысокой интенсивностью, а шнековые мешалки имеют застойные зоны, обмен материала в которых практически отсутствует.

Смеситель [2] представляет собой станину, на верхней плите которой укреплены планетарное водило с встроенными в него мешалками, снабженное консольным валом соединенным при помощи зубчатой передачи с редуктором и приводным двигателем.

Недостаток прототипа необходимость полной разборки планетарного водила для замены мешалок при перенастройке.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей смесителя за счет обеспечения оперативной замены мешалок и смешивания под избыточным давлением.

Указанная цель достигается тем, что в смесителе, содержащем планетарное водило с мешалками, установленное в станине, планетарное водило установлено на подшипниках, внутренний диаметр которых больше диаметра, описываемого хвостовиками мешалок. Шестерни привода мешалок снабжены валами, в полостях которых расположен зуб, взаимодействующий с ответным элементом хвостовика мешалки, обеспечивая передачу крутящего момента и возможность установки мешалок без повреждения их уплотнений. Каждая мешалка скреплена с полым валом винтом, установленным на его торце. Такая компоновка планетарного водила позволяет вывести элементы крепления мешалок (винты с элементами стопорения) на верхний свободный торец мешалок, доступ к которому открывается после удаления крышки водила без разборки всего механизма, чем обеспечивается расширение функциональных возможностей смесителя за счет обеспечения оперативной и удобной заменой мешалкой и сменой уплотнений. Повышается жесткость опорного узла мешалок за счет исключения консольности в креплении планетарного водила. Каретка механизма подъема-опускания чаши расположена на двух параллельных цилиндрических направляющих, одна из которых снабжена подшипниками, винтовой нарезкой и приводом вращения. Тыльная сторона каретки выполнена параллельной осям направляющих, а станина снабжена регулируемыми упорами, взаимодействующими с тыльной стороной каретки. Этим обеспечивается автономность работы смесителя, т. е. не требуется энергоносителя, отличного от основного привода. Разнесенные направляющие обеспечивают высокую точность центровки чаши относительно планетарного водила. Упоры на станине при малом зазоре между упором и тыльной стороной каретки позволяют передать разворачивающий момент, появляющийся от усилия прижатия чаши и избыточного давления в ней, на станину практически без изгиба направляющих. Верхний край каретки находится при этом на небольшом, определяемом погрешностями изготовления расстояния от верхних опор направляющих, что приводит к работе направляющих практически на срез. Этим, а также наличием винтовой самотормозящейся пары в приводе достигается расширение функциональных возможностей за счет смешения под давлением ввиду высокой жесткости конструкции, обеспечивающей герметичность чаши и ее соосность с планетарным водилом на всех режимах работы смесителя. Такая система разгрузки направляющих позволяет достичь компактности и низкой металлоемкости конструкции.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый смеситель планетарный отличается тем, что планетарное водило установлено на подшипниках, внутренний диаметр которых больше диаметра, описываемого хвостовиками мешалок, шестерни привода мешалок снабжены валами, в полостях которых расположен зуб, взаимодействующий с ответным элементом хвостовика мешалки, и каждая мешалка скреплена с полым валом винтом, установленным на его торце. Каретка механизма подъема опускания чаши расположена на двух параллельных цилиндрических направляющих, одна из которых снабжена подшипниками, винтовой нарезкой и приводом вращения. Тыльная сторона каретки выполнена параллельной осям направляющих, а станина снабжена регулируемыми упорами, взаимодействующими с тыльной стороной каретки.

На фиг. 1 представлен планетарный смеситель, поперечное сечение; на фиг. 2 планетарное водило, поперечное сечение.

Смеситель содержит станину 1, в верхней части которой имеется полость 2. В стойке 3 станины 1 расположен двигатель с редуктором 4 или иной привод (например тихоходный двигатель), который при помощи кинематической цепи 5 (паразитная шестерня), дополнительные передачи, цепь, ремень и т. п.) соединен с планетарным водилом 6. В стойке 3 имеются две направляющие 7, по которым перемещается каретка 8 L-образной формы. На боковых поверхностях стойки 3 имеются два регулируемых упора 9. Одна из направляющих 7 выполнена в виде винта, установлена в подшипниках 10 и снабжена ручным приводом 11. Спереди стойка 3 закрыта двумя гофрированными шторками 12, а сзади крышкой 13. Чаша 14 смесителя установлена в расточке каретки 8, где от проворота фиксируется специальными лысками, а от выпадания подпружиненным фиксатором 15. Сверху чаша поджимается к крышке 16, в которой установлена прокладка 17. В крышке 16 имеются специальные каналы для вакуумирования чаши и подачи в нее избыточного давления. Мешалки 18 и 19 крепятся в валах 20 и 21 планетарного водила 6. Крутящий момент с валом на мешалки передается через торцовые шпонки 22. Крепление мешалок в валах осуществляется винтами 23 со стороны свободных торцов валов. Между собой валы 20 и 21 сцеплены шестернями 24 и 25. Вал 20 (тихоходный) приводится во вращение через шестерни 26 и 27. Шестерня 27 неподвижна.

Смеситель работает следующим образом. Чаша с загруженными компонентами подсоединяется к крышке путем вращения винта-направляющей 7. Включается двигатель, вращение передается на планетарное водило 6. Мешалки вместе с водилом совершают планетарное движение вокруг оси водила, а за счет обкатывания неподвижной шестерни 27 шестерней 26 мешалки вращаются также и вокруг своих осей, что приводит к интенсивному перемещению и смещению загруженных компонентов. Хвостовики 28 мешалок 18 и 19 уплотнены в крышке 16 чаши уплотнениями 29, что позволяет создавать в чаше как вакуум, так и избыточное давление. В последнем случае появляется момент, стремящийся развернуть каретку. Жесткости направляющих для удержания каретки от такого разворота недостаточно, поэтому сразу после выбора зазора между тыльной стороной каретки 30 и упором 9 усилие от разворачивающего момента передается на станину, жесткость которой неизмеримо выше. Этим ограничивается дальнейший разворот и разгерметизация смесительной чаши. Верхний край каретки при полностью поднятой чаше находится вблизи верхних опор направляющих (на расстоянии, компенсирующем погрешности изготовления), а поэтому деформация направляющих на этом участке пренебрежимо мала и на работу смесителя не сказывается.

Увеличение диаметра подшипников планетарного водила привело к совмещению в одной конструкционной высоте опор водила и мешалок, что позволяет в несколько раз сократить высоту планетарного механизма над мешалками, уменьшив габаритные размеры, материалоемкость и улучшить внешний вид смесителя. Этому же способствует разгрузка механизма подъема-опускания от разворачивающего момента посредством упоров.

Использование: для смешивания высоковязких жидкостей, паст и порошковых материалов под вакуумом и избыточным давлением. Сущность изобретения: смешивание производится за счет перемещения мешалок, установленных в полых валах, которыми снабжены шестерни планетарного водила, и скрепленных с ними винтом, выходящим на торец полых валов. Вращение передается через зуб вала и ответный элемент хвостовика мешалки. Водило установлено на подшипниках, внутренний диаметр которых больше диаметра, описываемого хвостовиками мешалок. 2 ил.

ПЛАНЕТАРНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ, включающий планетарное водило с мешалками, отличающийся тем, что планетарное водило установлено на подшипниках, внутренний диаметр которых больше диаметра, описываемого хвостовиками мешалок, шестерни привода мешалок снабжены полыми валами, взаимодействующими с хвостовиками мешалок, и каждая мешалка скреплена с полым валом винтом, установленным на его торце.