СМЕСИТЕЛЬ Российский патент 2001 года по МПК B01F7/06 A21C1/02 B28C5/16 

Изобретение относится к технологическим машинам для перемешивания разнородных материалов с целью получения готовой однородной массы и может найти применение в пищевой промышленности (тестомесильные машины), строительной индустрии (производство бетона, цемента и вязкого материала для изготовления кирпича), лакокрасочной промышленности (получение лаков и красок с заданной структурой вязкого раствора) и др.

Известен смеситель, содержащий рабочую емкость для перемешивания с вертикальной осью вращения и расположенный в ней месильный орган, привод которого выполнен в виде пространственного пятизвенного рычажного механизма с двумя ведущими звеньями и двумя двигателями с дополнительными системами регулирования скоростей вращения [1].

Недостатком известного смесителя является сложность конструкции и значительные габариты привода месильного органа, которые в несколько раз превышают размеры рабочей емкости.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является смеситель, содержащий рабочую емкость для перемешивания с вертикальной осью вращения и расположенный в ней месильный орган, привод которого выполнен в виде плоского четырехзвенного рычажного механизма, включающего ведущий кривошип и ведомое коромысло, шарнирно установленные на неподвижном основании привода и подвижно связанные между собой посредством шатуна, жестко соединенного с основным месильным рычагом, причем последний установлен на шатуне со стороны ведомого коромысла и направлен в сторону основания привода [2].

Недостатками наиболее близкого аналога являются низкое качество перемешивания и производительность, а также высокие удельные энергозатраты на единицу объема готовой смеси заданной однородности. Это обусловлено тем, что установка на шатуне месильного органа указанным выше образом приводит к его движению вдоль контура рабочей емкости по траектории, близкой к круговой [2] . Такая траектория движения месильного органа не является оптимальной, т.к. объем перемешивания оказывается небольшим [2] по сравнению с габаритами рычажного привода. Кроме того, наличие внутри указанной круговой траектории больших необработанных зон снижает качество перемешивания, поэтому для обеспечения требуемой однородности готовой смеси требуется повышать продолжительность технологического цикла перемешивания, что снижает производительность смесителя и повышает удельные энергозатраты на единицу готовой продукции.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества и производительности перемешивания, а также снижение удельных энергозатрат на единицу готовой смеси.

Поставленная задача достигается за счет того, что в смесителе, содержащем рабочую емкость для перемешивания и расположенный в ней месильный орган, привод которого выполнен в виде плоского четырехзвенного рычажного механизма, включающего ведущий кривошип и ведомое коромысло, шарнирно установленные на неподвижном основании привода и подвижно связанные между собой посредством шатуна, жестко соединенного с основным месильным органом; шатун снабжен двумя дополнительными месильными рычагами, расположенными на шатуне по разные стороны от основного месильного органа параллельно последнему. При этом основной месильный рычаг установлен на шатуне со стороны ведущего кривошипа, дополнительные месильные рычаги смещены по шатуну относительно основного месильного рычага на расстояние, равное половине длины шатуна, и все месильные рычаги направлены в сторону, противоположную основанию привода. Кроме того, рабочая емкость выполнена в виде сегмента круга радиуса, равного длине основания привода, а само основание смонтировано с угловым смещением относительно горизонтали на угол, равный 120 ± 5^o, в направлении против часовой стрелки.

Предлагаемый вариант выполнения смесителя обеспечивает одновременное движение месильных рычагов по различным пересекающимся между собой овальным траекториям, что позволяет устранить необработанные зоны внутри рабочей емкости и за счет этого повысить однородность и качество готовой смеси, а также увеличить суммарную площадь зоны перемешивания и, следовательно, объем готовой смеси, соответственно снизив удельные энергозатраты на единицу готовой продукции.

Общий вид предлагаемого смесителя приведен на чекртеже.

Смеситель состоит из рабочей емкости для перемешивания 1 с расположенным в ней месильным органом, привод которого выполнен в виде плоского четырехзвенного рычажного механизма, включающего ведущий кривошип 2 и ведомое коромысло 3, шарнирно установленные на неподвижном основании 4 привода и подвижно через вращательные кинематические пары связанные между собой посредством шатуна 5, жестко соединенного с основным месильным рычагом 6, который установлен на шатуне 5 со стороны ведущего кривошипа 2 и направлен в сторону, противоположную основанию 4. Шатун 5 также снабжен двумя дополнительными месильными рычагами 7 и 8, расположенными по разные стороны от основного рычага 6 параллельно последнему и смещенными относительно него на половину длины шатуна (AF=AD=AB/2). При этом рабочая емкость 2 выполнена в виде сегмента круга радиусом, равным длине основания 4 (R = O₁O₂), а само основание 4 смонтировано с угловым смещением относительно горизонтали на угол β = 120 ± 5^o в направлении против часовой стрелки.

Смеситель работает следующим образом. При вращении ведущего кривошипа 2 на 360^o за счет сложного плоскопараллельного движения шатуна каждый из рычагов 5, 6 и 7 совершает движение по различным, пересекающимся внутри рабочей емкости, овальным траекториям (показанным на чертеже). В отличие от прототипа [2] это обеспечивает перемешивание сразу на трех уровнях внутри рабочей емкости, что повышает интенсивность процесса перемешивания.

В результате этого снижается площадь необработанных зон внутри рабочей емкости, увеличивается объем перемешивания и выход готовой продукции за цикл, что соответственно снижает удельные энергозатраты на единицу готовой продукции при одновременном повышении ее однородности, т.е. качества. Кроме того, упрощается конструкция смесителя, так как не требуется вращение рабочей емкости и дополнительный сложный привод для этого.

Расчет на ЭВМ предлагаемого смесителя с указанными параметрами показывает возможность повышения однородности готовой смеси в 2-3 раза и увеличения объема перемешивания рабочей емкости (т.е. выхода готовой продукции) в 1,5-2 раза по сравнению с прототипом [2] (где один рычаг обеспечивает перемешивание только на одном уровне по траектории, близкой к круговой).

Предлагаемый смеситель целесообразно использовать для получения готовой смеси высокого качества и повышенной вязкости, требующей больших энергозатрат (например, промышленное производство теста в хлебобулочной промышленности или производство бетона в строительстве).

Источники информации
1. Тестомесильная машина. А.с. N 1207453, А 21 С 1/06.

2. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. М: Наука, 1975, с.81, рис.4.15.

Смеситель содержит рабочую емкость, в которой расположены основной месильный рычаг и два дополнительных месильных рычага, привод в виде четырехзвенного механизма. Все месильные рычаги смонтированы на шатуне и направлены в сторону, противоположную основанию привода, и смещены между собой на расстояние, равное половине длины шатуна. Использование данного изобретения обеспечивает повышение качества и производительности перемешивания, а также снижение удельных энергозатрат. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Смеситель, содержащий рабочую емкость для перемешивания и расположенный в ней месильный орган, привод которого выполнен в виде плоского четырехзвенного механизма, включающего ведущий кривошип и ведомое коромысло, шарнирно установленные на неподвижном основании привода и подвижно соединенные между собой посредством шатуна, жестко соединенного с основным месильным органом, отличающийся тем, что шатун снабжен двумя дополнительными месильными рычагами, установленными параллельно основному месильному рычагу, все месильные рычаги смонтированы на шатуне и направлены в сторону, противоположную основанию привода, и смещены между собой на расстояние, равное половине длины шатуна. 2. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что рабочая емкость выполнена в виде сегмента круга радиуса, равного длине основания привода, само основание смонтировано с угловым смещением относительно горизонтали на угол, равный 120 ± 5^o, в направлении против часовой стрелки.