УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ Российский патент 1996 года по МПК B28C5/16 

Изобретение относится к машиностроению, в частности перемешивающим устройствам, и может быть применено в химической, строительной, пищевой промышленности как устройство, необходимое для приготовления однородных сред.

Известно устройство для перемешивания (а.с. СССР N 963378, кл. B 28 G 5/16, 1981), содержащее емкость с отдельным приводом, внутри которой размещен вал с перемешивающими лопастями, жестко соединенный с ведомым кривошипом, связанным шарнирно через шатун с ведущим кривошипом, и снабжен балансиром, посредством которого ведомый кривошип соединен с емкостью, при этом оси вращения обоих кривошипов перпендикулярны оси балансира и удалены от нее на одинаковое расстояние, равное половине длины шатуна. Рабочее движение получено как сумма двух независимых движений вращение вокруг оси вала и возвратно-качательное движение балансира.

Однако указанное устройство для перемешивания требует двух приводов, причем один из них установлен на подвижном звене вале с перемешивающими лопастями. Это снижает долговечность и затрудняет монтаж двигателя. Кроме того, угловая скорость рабочего органа остается постоянной. Кинематическая цепь является пространственной и обладает избыточными связями, что затрудняет изготовление и эксплуатацию устройства.

Угол качания вала с рабочим органом ограничен и не регулируется.

Известно устройство для перемешивания (а.с. СССР N 617058, кл. B 01 F 15/00, 1978), содержащее емкость, внутри которой располагаются лопасти, привод которых выполнен в виде шарнирно соединенных двумя пространственными шатунами двух пространственных кривошипов, один из которых жестко соединен с валом перемешивающего устройства. Во время работы ведомый вал вращается с дважды возрастающей и дважды убывающей за оборот угловой скоростью.

Однако указанному устройству для перемешивания присущи следующие недостатки. Угол наклона к поверхности перемешиваемой среды и глубина погружения рабочего органа не изменяется, что приводит к образованию застойных зон. Направление вращения лопастей не изменяется, что приводит к образованию воронки и падению качества перемешивания. Кинематическая цепь является пространственной и обладает избыточными связями, что затрудняет изготовление и эксплуатацию устройства.

Известно устройство для перемешивания жидкостей (а.с. СССР N 876451, кл. B 28 C 5/20, 1981), содержащее привод, два кривошипа, связанных через шатун, а также емкость для перемешивания.

Это устройство для перемешивания позволяет получить дважды меняющееся значение угловой скорости за один оборот рабочего вала. Однако этому устройству для перемешивания присущи следующие недостатки. Угол наклона рабочего вала к поверхности перемешиваемой среды и глубина погружения рабочего органа не изменяется, что приводит к образованию застойных зон. Направление вращения лопастей не изменяется, что приводит к образованию воронки и падению качества перемешивания. Кинематическая цепь является пространственной и обладает избыточными связями, что затрудняет изготовление и эксплуатацию устройства.

Кроме того, известно устройство для перемешивания является прототипом изобретения (Кожевников С.Н. Элементы механизмов. М. Оборонгиз, 1950 г. с. 90) и содержит емкость для перемешивания, раму, привод, состоящий из асинхронного двигателя, муфты и редуктора, выходной вал которого связан с кривошипом. Последний образует две вращательные кинематические пары с осями, параллельными оси выходного вала редуктора: первая с рамой, вторая с кулисой. Верхняя часть кулисы образует поступательную кинематическую пару с камнем. А камень образует вращательную кинематическую пару с рамой с осью, которая параллельна оси вращательной кинематической пары: рама кривошип. Ось кулисы перпендикулярна оси вращательной кинематической пары: кривошип - кулиса. Нижняя часть кулисы снабжена сменным рабочим органом, который движется по траектории, близкой к дуге окружности, от положения, когда вращающийся кривошип перпендикулярен кулисе, которая находится в крайнем левом положении по отношению к выходному валу редуктора, до положения, когда кривошип перпендикулярен кулисе, которая находится в крайнем правом положении. Далее рабочий орган движется по траектории, близкой к прямой линии, до тех пор, пока кривошип не станет вновь перпендикулярен кулисе.

Однако указанному устройству для перемешивания присущи следующие недостатки.

Рабочий орган совершает только качательное, то есть простое перемешивающее движение. А отсутствие вращения рабочего органа вокруг своей оси приводит к:
малой интенсивности перемешивания;
недостаточному качеству получаемых сред.

Анализ приведенного уровня техники свидетельствует о том, что задачей изобретения является создание устройства для перемешивания, рабочий орган которого имеет сложное перемешивающее движение, позволяющее интенсифицировать процесс перемешивания; улучшить качество получаемых сред.

Это достигается тем, что в известное устройство для перемешивания, состоящее из емкости для перемешивания, рамы, привода, состоящего из асинхронного двигателя, муфты, редуктора, кривошипа, соединенного с выходным валом редуктора и с рамой, при этом ось образованной вращательной кинематической пары: рама кривошип параллельна оси выходного вала редуктора, введено коромысло, образующее вращательную кинематическую пару с рамой, ось которой параллельна оси вращательной кинематической пары: рама-кривошип, и вращательную кинематическую пару с верхней частью кулисы, ось вращения которой лежит в плоскости, перпендикулярной осям других вращательных пар, а указанный камень образует винтовую кинематическую пару с кулисой, ось вращения которой перпендикулярна оси указанной вращательной кинематической пары: кривошип камень и вращательную кинематическую пару с указанным кривошипом.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства для перемешивания.

Предлагаемое устройство для перемешивания содержит емкость для перемешивания 1, раму 2, привод, состоящий из закрепленного на раме асинхронного двигателя 3, который через муфту 4 связан с редуктором 5. Выходной вал редуктора соединен с кривошипом 6. Кривошип через вращательную кинематическую пару соединен с камнем 7. Кулиса 8 является направляющей для камня 7 и имеет ходовую резьбу. Камень 7 имеет ответную резьбу. На нижней части кулисы прикрепляется рабочий орган 9. Верхняя образует вращательную кинематическую пару с коромыслом 10. Ось вращения образованной кинематической пары параллельна оси вращения кулисы и перпендикулярна оси коромысла.

Устройство для перемешивания работает следующим образом.

Вращение от асинхронного двигателя 3 через муфту 4, редуктор 5 передается на кривошип 6. При вращении кривошипа камень 7 перемещается по кулисе 8, которая имеет резьбовую нарезку, а так как камень имеет ответную резьбовую нарезку, то кулиса вращается. Верхняя часть кулисы образует вращательную кинематическую пару с коромыслом 10, ось вращения этой пары перпендикулярна оси коромысла. Коромысло посредством вращательной кинематической пары крепится к раме. Помимо вращения кулиса совершает сложное перемещение, которое возможно при возвратно-качательном движении коромысла. Положение, в котором вращающийся кривошип перпендикулярен кулисе, соответствует максимальной угловой скорости вращения кулисы. При дальнейшем вращении кривошипа величина угловой скорости падает, а в положении перекрытия кривошипом кулисы равняется нулю. То есть вращение на мгновение прекращается. Камень, который до этого момента опускался и занял крайнее нижнее положение под влиянием кривошипа, начинает подниматься по кулисе, что вызывает смену направления и увеличение угловой скорости кулисы до максимума в положении, когда кривошип перпендикулярен кулисе. Затем происходит интенсивное падение величины угловой скорости до крайнего верхнего положения кривошипа, в котором он перекрывает кулису. Происходит мгновенный состав и повторная смена направления вращения (теперь камень опускается) с последующим увеличением угловой скорости вращения кулисы. Цикл работы устройства для перемешивания, определяемый поворотом кривошипа на 360^o, закончен.

Итак, во время одного оборота кривошипа угловая скорость вращения рабочего органа интенсивно возрастала до W1=max и падала до 0, менялось направление вращения, возрастала до W2=max и интенсивно падала до 0.

Глубина опускания и горизонтальное перемещение рабочего органа в перемешиваемую среду также изменяется дважды за цикл. Необходимо заметить, что кулиса вместе с рабочим органом имела различные углы наклона к поверхности перемешиваемой среды.

Таким образом предлагаемое устройство для перемешивания обладает таким преимуществом, как сложное перемешивающее реверсивное движение с изменяющимися значениями угловой скорости за цикл, полученное благодаря сложению вращательного движения кулисы при поступательном движении камня по ней и возвратно-качательного движения кулисы при вращении кривошипа, что позволяет интенсифицировать процесс перемешивания, улучшить качество получаемого продукта.

Кроме того, в предложенном устройстве для перемешивания, меняя размер коромысла и размер между креплениями устройства для перемешивания к раме, можно изменять закон движения рабочего органа тем самым оптимизировать процесс перемешивания для различных сред.

Изобретение относится к перемешивающим устройствам и может быть применено в химической, строительной, пищевой отраслях промышленности как устройство, необходимое для приготовления однородных сред. Устройство для перемешивания содержит привод, состоящий из емкости для перемешивания, рамы, закрепленного на ней асинхронного двигателя, который через муфту связан с редуктором. Выходной вал редуктора соединен с кривошипом. Кривошип через вращательную кинематическую пару соединен с камнем. Кулиса является направляющей для камня и имеет ходовую резьбу. Камень имеет ответную резьбу. На нижней части кулисы прикрепляется съемный рабочий орган. Верхняя часть образует вращательную кинематическую пару с коромыслом. Ось вращения образованной кинематической пары параллельна оси вращения кулисы и перпендикулярная оси коромысла. Коромысло через вращательную кинематическую пару соединено с рамой. 1 ил.

Устройство для перемешивания, состоящее из емкости для перемешивания, рамы, привода, состоящего из асинхронного двигателя, муфты, редуктора, кривошипа, соединенного с выходным валом редуктора и с рамой, при этом ось образованной вращательной кинематической пары рама кривошип параллельна оси выходного вала редуктора, отличающееся тем, что в него введено коромысло, образующее вращательную кинематическую пару с рамой, ось которой параллельна оси вращательной кинематической пары рама кривошип, и вращательную кинематическую пару с верхней частью кулисы, ось вращения которой лежит в плоскости, перпендикулярной осям других вращательных пар, а указанный камень образует винтовую кинематическую пару с кулисой, ось вращения которой перпендикулярна оси указанной вращательной кинематической пары кривошип - камень, и вращательную кинематическую пару с указанным кривошипом.