УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ Российский патент 2006 года по МПК B01F9/00 B01F15/00 

Изобретение относится к устройствам для перемешивания, предназначенным для приготовления растворов, например эмульсий, суспензий, и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, химической, лакокрасочной и других отраслях промышленности.

Известно устройство для перемешивания по авт. св. SU №1103890 А, В 01 F 7/16, В 01 F 9/00, 1984 г. Известное устройство содержит резервуар, жестко связанный в верхней его части с коническим зубчатым колесом, снабженный двумя горизонтальными пальцами в верхней части, внутреннюю центральную мешалку, на валу которой сверху установлено другое зубчатое коническое колесо, вертикальный приводной вал с наклонным эксцентриком на нижнем конце, свободно установленный в коническом зубчатом колесе резервуара. Коническое зубчатое колесо резервуара находится во внутреннем зацеплении с коническим зубчатым колесом центральной мешалки. Пальцы резервуара размещены в вертикальных прорезях стоек. Вал центральной мешалки вращается в опоре, которая крепится к стойке двумя элементами, для чего в стенке резервуара имеются два открытых окна. Известное устройство позволяет достичь сочетания двух движений - сферического вращательного движения резервуара со смесью в одном направлении и кругового движения внутренней центральной мешалки в противоположном направлении.

Однако известное устройство для перемешивания является достаточно сложным. Кроме того, наличие открытых окон в стенке резервуара создает проблемы в сфере охраны окружающей среды и значительно ограничивает область применения данного устройства.

Известно устройство для перемешивания, содержащее основание, привод с электродвигателем и вертикально установленный резервуар с центральной внутренней мешалкой (U1 RU №36264, В 01 F 3/18, В 01 F 7/18, 2004 г.). Вал мешалки пропущен через центральное отверстие в разъемной крышке корпуса резервуара, герметично соединенной с последним, и кинематически соединен с приводным валом электродвигателя. При этом электродвигатель установлен на стойке, закрепленной на основании, с возможностью перемещения по вертикали совместно с мешалкой. Устройство снабжено нагревательным устройством, прикрепленным к корпусу резервуара, и вакуумным насосом, соединенным трубопроводом с разъемной крышкой.

Однако в известном устройстве не предусмотрена возможность изменения частоты вращения вала мешалки, что ограничивает его функциональные возможности. Кроме того, наличие вакуумного насоса и нагревательного элемента не всегда необходимо, т.е. известное устройство имеет ограниченную область применения.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков с заявляемым изобретением является устройство для перемешивания по патенту RU №2214303, В 01 F 7/16, В 01 F 9/00, В 01 F 11/00, 2003 г. Известное устройство для перемешивания содержит основание, привод с электродвигателем и резервуар с центральной мешалкой, причем вал мешалки пропущен через центральное отверстие в крышке корпуса резервуара и соединен с приводным валом, а корпус резервуара установлен в размещенных на основании опорах (стойках), допускающих поворот резервуара вокруг горизонтальной оси. Вместе с этим, устройство содержит привод колебательного движения резервуара совместно с установленной в нем мешалкой, включающий приводной вал, на котором установлена кулиса, водило, подвижно соединенное с кулисой, и элементы, подвижно соединяющие водило с резервуаром. Корпус резервуара посредством пальцев (цапф) установлен в подшипниках, размещенных в опорах. В крышке корпуса резервуара размещен загрузочный патрубок. На крышке расположены редуктор и электродвигатель для мешалки. В днище резервуара имеется патрубок для выгрузки. Известное устройство позволяет исключить застойные зоны по всей высоте рабочего объема резервуара и оптимизировать режим процесса перемешивания в соответствии с физико-химическими свойствами исходных компонентов обрабатываемой смеси и заданной степенью однородности состава получаемой смеси.

Однако в известном устройстве резервуар стационарно закреплен в опорах и постоянно соединен с исполнительными электроприводами, что исключает возможность обслуживания (например, съема) резервуара без соответствующего демонтажа устройства (в частности, приводов) и требует специального инструмента. Вместе с этим, устройство не предполагает возможности осуществления визуального контроля за качественным состоянием смеси в процессе перемешивания. Кроме того, устройство включает достаточно много механических звеньев, что усложняет обслуживание, снижает надежность, например, вследствие износа механических звеньев устройства и сокращает срок службы оборудования.

Задачей настоящего изобретения является создание достаточно простого, компактного и удобного в обращении устройства для перемешивания, обеспечивающего возможность смешивания компонентов в широком диапазоне значений вязкости и плотности компонентов смеси.

Указанная задача решается благодаря тому, что устройство для перемешивания, содержащее основание, привод с электродвигателем и резервуар с центральной внутренней мешалкой, причем вал мешалки пропущен через центральное отверстие в крышке корпуса резервуара и соединен с приводным валом, а корпус резервуара установлен в размещенных на основании опорах, допускающих поворот резервуара вокруг горизонтальной оси, согласно изобретению содержит стойку с поворотной платформой и частотный преобразователь (другие названия - автоматический регулятор частоты, инвертор), который электрически соединен с электродвигателем привода. Стойка установлена на упомянутом основании. Поворотная платформа установлена на стойке с возможностью перемещения по вертикали и фиксации своего положения. Привод с электродвигателем установлен на поворотной платформе. Крышка корпуса резервуара снабжена обтюратором, установленным в центральном отверстии последней и взаимодействующим с валом мешалки. Приводной вал соединен с валом мешалки посредством быстроразъемного соединения. Устройство для перемешивания снабжено средством для фиксации резервуара в вертикальном положении. В стенке корпуса резервуара выполнено герметичное прозрачное окно для наблюдения за уровнем и качественным состоянием смеси. Такое исполнение повышает удобство обслуживания устройства и расширяет его эксплуатационные возможности. При этом наличие частотного преобразователя позволяет производить перемешивание с различной частотой вращения вала мешалки, что придает устройству приспособляемость к перемешиванию компонентов смеси в широком диапазоне значений вязкости и плотности последних.

Вместе с этим, поворотная платформа установлена на стакане, который смонтирован на упомянутой стойке с возможностью продольного перемещения посредством винтового механизма, выполненного с гайкой, взаимодействующей торцом с ответным торцом стакана. Благодаря этому обеспечивается точное позиционирование поворотной платформы по высоте.

Кроме того, резервуар выполнен съемным. Это упрощает обращение с устройством.

Привод с электродвигателем выполнен в виде мотор-редуктора. Такое исполнение позволяет снизить массогабаритные показатели устройства, что придает устройству большую компактность.

В варианте выполнения частотный преобразователь представляет собой устройство, которое смонтировано на упомянутой поворотной платформе.

В другом варианте выполнения частотный преобразователь представляет собой отдельно расположенное (т.е. - выносное) устройство. Исполнение частотного преобразователя в виде отдельного модуля обеспечивает, например, возможность один частотный преобразователь использовать для синхронного управления несколькими электродвигателями или - в отдельности электродвигателями различных устройств.

Вместе с этим упомянутое окно выполнено со шкалой.

Кроме того, в крышке резервуара выполнено герметически закрываемое отверстие для установки шланга.

Корпус резервуара снабжен по меньшей мере одной ручкой.

Технический результат использования изобретения состоит в том, что оно обеспечивает повышение удобства обслуживания устройства для перемешивания и расширяет его эксплуатационные возможности. При этом наличие частотного преобразователя позволяет производить перемешивание с различной частотой вращения вала мешалки, что придает устройству приспособляемость к перемешиванию компонентов смеси в широком диапазоне значений вязкости и плотности последних.

На фиг.1 показано устройство для перемешивания, общий вид (часть резервуара показана в разрезе); на фиг.2 - взаимное расположение элементов устройства для перемешивания при сливе отработанного растворителя из резервуара, когда поворотная платформа повернута на угол 90°, общий вид сбоку; на фиг.3 - устройство быстроразъемного соединения приводного вала с валом мешалки и сопряжение последнего с крышкой резервуара, элемент А на фиг.1, продольный разрез; на фиг.4 - герметичное прозрачное окно в стенке корпуса резервуара и золотниковый клапан, установленный в донной части корпуса резервуара, продольный разрез.

Устройство для перемешивания содержит основание 1, на котором установлена стойка 2 с поворотной платформой 3 и резервуар 4 с центральной внутренней мешалкой 5. Поворотная платформа 3 установлена на стойке 2 с возможностью ограниченного перемещения по вертикали и фиксации своего положения. На поворотной платформе 3 установлены привод с асинхронным электродвигателем 6 и частотный преобразователь 7, который электрически соединен с последним. В варианте осуществления изобретения в качестве частотного преобразователя используется преобразователь частоты, например "MOVITRAC 07". В другом варианте выполнения (на чертеже не показано) частотный преобразователь может быть выполнен в виде отдельно расположенного устройства (компактного выносного модуля). Частотный преобразователь позволяет производить перемешивание с различной частотой вращения вала мешалки, что придает устройству приспособляемость к перемешиванию в широком диапазоне значений вязкости (например, до 24 Па·с при температуре 15-25°С) и плотности компонентов смеси. Вместе с этим, вследствие улучшения динамики работы привода снижается износ механических звеньев устройства для перемешивания и увеличивается срок службы оборудования. В варианте выполнения изобретения привод с электродвигателем выполнен в виде мотор-редуктора 8. В варианте осуществления изобретения в качестве мотор-редуктора используется мотор-редуктор, например, WF-10 DT56LR 0,12kW, n=87 SEB f_m=2,2.

Вал 9 мешалки 5 пропущен через центральное отверстие в крышке 10 корпуса 11 резервуара 4 и посредством быстроразъемного соединения 12 соединен с приводным валом (выходным валом мотор-редуктора) 13. В варианте осуществления изобретения вал 9 мешалки соединяется с приводным валом 13 с помощью переходника 14 с шариковым замком 15. Переходник с шариковым замком при работе устройства передает вращение на мешалку 5 и удерживает последнюю в рабочем положении при смешивании компонентов смеси в резервуаре 4. Крышка 10 снабжена обтюратором 16, установленным в ее центральном отверстии, взаимодействующим с валом 9 мешалки. Для ограничения продольного перемещения вала 9 относительно крышки 10 предусмотрен кольцевой упор 17, например, в виде резинового кольца. В варианте осуществления изобретения крышка с помощью уплотнения (на чертеже не показано) устанавливается на резервуаре, например, посредством откидных болтов 18 с гайками-барашками 19. В варианте выполнения в крышке 10 выполнено герметически закрываемое (например, пробкой) отверстие "а" для установки, например, шланга.

В варианте выполнения поворотная платформа 3 установлена на стакане 20, который смонтирован на стойке 2 с возможностью продольного перемещения посредством винтового механизма, выполненного с гайкой 21, взаимодействующей торцом с ответным торцом стакана 20. Функцию винта выполняет стойка 2. В варианте осуществления изобретения гайка 21 имеет вид воротка, что облегчает обращение с устройством. Для фиксации положения поворотной платформы относительно стойки 2 основания 1 по вертикали предусмотрен стопорный винт 22, один из концов которого входит в продольный паз, выполненный на стойке.

Корпус 11 резервуара 4 установлен в размещенных на основании 1 опорах 23, допускающих поворот резервуара вокруг горизонтальной оси 24. В варианте осуществления изобретения резервуар 4 по существу подвижно подвешен с помощью выполненных в виде полуосей цапф 25, опирающихся на соответствующие подцапфенники "b", выполненные в опорах 23. Цапфы 25 жестко закреплены на корпусе резервуара выше центра тяжести последнего. Устройство для перемешивания снабжено средством для фиксации резервуара в вертикальном положении. В варианте осуществления изобретения средство выполнено, например, в виде стопорного винта 26, установленного с возможностью продольного перемещения на опоре 23 и входящего соответствующим концом в ответное гнездо (на чертеже не показано), выполненное на корпусе резервуара. В стенке корпуса 11 выполнено продолговатое герметичное прозрачное окно 27 для визуального наблюдения за уровнем и качественным состоянием смеси. В варианте выполнения окно 27 снабжено шкалой (на чертеже не показано). В верхней части корпуса резервуара предусмотрен патрубок (штуцер) 28 для присоединения шланга 29, сообщаемого с емкостью 30 для слива "отработанного" растворителя. В рабочем положении устройства штуцер 28 может быть заглушен (на чертеже не показано). В нижней (донной) части резервуара установлен шаровой кран 31 с соответствующим штуцером. В процессе работы устройства штуцер 28 обеспечивает возможность слива, например, "отработавшего" растворителя без удаления нерастворенного твердого компонента, находящегося в донной части резервуара. Шаровой кран 31 обеспечивает полный слив жидкости при промывке резервуара. В варианте выполнения резервуар выполнен съемным и снабжен ручкой 32, установленной в нижней части корпуса резервуара.

Благодаря возможности вертикального перемещения поворотной платформы 3 относительно основания обеспечивается выход хвостовика вала 9 мешалки 5 из шарикового замка 15 и таким образом обеспечивается возможность расстыковки вала 9 мешалки с приводным валом 13. Возможность поворота поворотной платформы 3 относительно оси стойки 2 позволяет свободно снимать крышку 10 в сборе с мешалкой 5 с резервуара 4, а также - резервуар с опор 23. Таким образом, облегчается обращение с устройством для перемешивания.

В варианте осуществления изобретения на поворотной платформе 3 также смонтированы защитное устройство 33 (например, УЗО-Д40) и модульный автоматический выключатель 34 (например, ВМ-30). Вместе с этим устройство для перемешивания снабжено кабелем 35 с вилкой 36 для подключения к источнику электроэнергии.

Устройство для перемешивания работает следующим образом.

В варианте осуществления изобретения устройство для перемешивания используется, например, для получения соевого лецитина-эмульгатора жировой эмульсии для внутривенного введения.

Вначале резервуар 4 с помощью цапф 25 устанавливают в подцалфенниках "b" опор 23, размещенных на основании 1. В исходном состоянии резервуар 4 занимает вертикальное положение и зафиксирован посредством стопорного винта 26 от поворота вокруг горизонтальной оси 24. При этом крышка 10 в сборе с мешалкой 5 установлена на корпусе 11 резервуара и закреплена посредством откидных болтов 18 с гайками-барашками 19. Хвостовик вала 9 мешалки посредством переходника 14 с шариковым замком 15 соединен с приводным валом 13. Поворотная платформа 3 по высоте находится в своем крайнем нижнем положении и повернута относительно стойки 2 так, что обеспечивается соединение приводного вала 13 с валом 9 мешалки. Положение поворотной платформы зафиксировано посредством стопорного винта 22.

Перед заполнением резервуара 4 смешиваемыми компонентами поворотную платформу 3 освобождают от фиксации относительно стойки 2, для чего на несколько оборотов отворачивают стопорный винт 22. Затем с помощью винтового механизма, включающего гайку 21, посредством вращения последней стакан 20 совместно с поворотной платформой 3 и мешалкой 5 приподнимают, например на 50 мм. Вал 9 мешалки посредством быстроразъемного соединения, включающего переходник 14 с шариковым замком 15, отсоединяют от приводного вала 13. После этого мешалку 5 опускают до контакта кольцевого упора 17 с крышкой 10. Таким образом, приводной вал 13 освобождают от мешалки 5. Затем поворотную платформу 3 поворачивают в горизонтальной плоскости, например, по часовой стрелке на угол ˜90° и вновь фиксируют с помощью стопорного винта 22. Крышку 10 освобождают от крепления на корпусе 11 резервуара. Затем крышку 10 совместно с мешалкой 5 удаляют.

После этого резервуар заполняют смешиваемыми компонентами смеси. В рассматриваемом примере осуществления изобретения в резервуар помещают, например, фосфатидный концентрат и заливают заданное количество растворителя - ацетона. Контроль количества заливаемого растворителя осуществляют через снабженное шкалой прозрачное окно 27. После заполнения резервуара 4 заданным количеством компонентов смеси на корпус 11 резервуара вновь устанавливают крышку 10 совместно с мешалкой 5. Крышку закрепляют на корпусе резервуара посредством откидных болтов 18 с гайками-барашками 19. Затем поворотную платформу 3 указанным выше способом освобождают от фиксации относительно стойки 2. Поворотную платформу 3 возвращают в исходное состояние, для чего ее поворачивают в обратном направлении на угол ˜90°. Далее с помощью винтового механизма, включающего гайку 21, посредством вращения последней стакан 20 совместно поворотной платформой 3 опускают, не доводя нижний торец шарикового замка 15 на 2-3 мм до контакта с хвостовиком вала 9 мешалки. Положение поворотной платформы 3 вновь фиксируют с помощью стопорного винта 22. Вал 9 мешалки посредством быстроразъемного соединения, включающего переходник 14 с шариковым замком 15, соединяют с приводным валом 13. Устройство для перемешивания готово к работе.

От источника электроэнергии (сети переменного тока 220 В, 50 Гц) подают электрическое напряжение на частотный преобразователь 7, посредством которого с помощью задающего потенциометра (на чертеже не показано) устанавливают частоту вращения асинхронного электродвигателя 6, а следовательно, и частоту вращения вала 9 мешалки 5. В процессе работы устройства через прозрачное окно 27 осуществляют визуальное наблюдение за уровнем и качественным состоянием смеси. При необходимости добавления растворителя (без добавления в резервуар фосфатидного концентрата) необходимое количество растворителя может быть залито посредством шланга (на чертеже не показано) через предусмотренное в крышке 10 герметически закрываемое отверстие "а". Эту операцию осуществляют при отключенном приводе.

Слив "отработанного" растворителя, например, для его замены новым, когда другой компонент еще окончательно не растворен, может осуществляться либо при вертикальном положении резервуара 4 с помощью специального устройства слива (на чертеже не показано), которое посредством соответствующей трубки (шланга) сообщают с внутренней полостью резервуара 4 через отверстие "а" в крышке 10, либо посредством поворота резервуара 4 в подцапфенниках "b" опор 23 (в обоих случаях слив производится при отключенном приводе). В первом случае "отработанный" растворитель удаляется не полностью. Количество сливаемого растворителя определяется уровнем, до которого опускают в резервуар упомянутую трубку. Во втором случае резервуар предварительно освобождают указанным выше способом от крышки 10 с мешалкой 5. Затем к штуцеру 28 подсоединяют шланг 29, который сообщают с емкостью 30. Резервуар 4 освобождают от фиксации от поворота вокруг горизонтальной оси 24. После этого резервуар с помощью ручки 32 поворачивают вокруг оси 24 на требуемый угол и таким образом сливают "отработанный" растворитель в емкость 30. Затем резервуар 4 возвращают в вертикальное положение и фиксируют в этом положении посредством стопорного винта 26. Далее при необходимости в резервуар добавляют растворитель и устройство для перемешивания подготавливают к очередному рабочему циклу.

Готовый продукт (в варианте осуществления изобретения - соевый лецитин медицинской очистки) извлекается из резервуара при снятой крышке 10.

Промывка внутренней полости резервуара 4 после удаления готового продукта может производиться без снятия резервуара с опор 23. При этом после промывки жидкость из резервуара сливают через шаровой кран 31. При необходимости резервуар может быть наклонен. В случае, когда резервуар снимают с опор 23 и промывают в специальном помещении, жидкость после промывки сливают через шаровой кран 31 или через штуцер 28.

По существу, с помощью заявляемого устройства для перемешивания реализуется способ получения однородных смесей, включающий составление композиции смеси и смешивание компонентов смеси в перемешивающем устройстве, содержащем резервуар и мешалку, вал которой кинематически соединен с асинхронным электродвигателем, при котором при операции смешивания вал мешалки вращают со скоростью, которую в зависимости от состава и/или вязкости компонентов смеси задают путем изменения частоты напряжения сети, подаваемого на асинхронный электродвигатель, посредством преобразователя частоты, электрически связанного с асинхронным электродвигателем. Именно благодаря применению частотно-регулируемого привода решается поставленная задача и достигается основной технический результат - расширение эксплуатационных возможностей устройства для перемешивания.

Таким образом, благодаря особенности исполнения заявляемого устройства изобретение позволяет создать достаточно простое, компактное и удобное в обращении устройство для перемешивания. При этом в процессе смешивания компонентов смеси обеспечивается возможность визуального контроля за уровнем и качественным состоянием смеси. Кроме того, обслуживание устройства в рабочих режимах эксплуатации не требует использования какого-либо инструмента и демонтажа приводных устройств. Вместе с этим, изобретение обеспечивает повышение удобства обслуживания устройства для перемешивания при эксплуатации и придает устройству приспособляемость к перемешиванию компонентов смеси в широком диапазоне значений вязкости и плотности последних, что расширяет эксплуатационные возможности.

Изобретение относится к устройствам для перемешивания, предназначенным для приготовления растворов, например, эмульсий, суспензий и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, химической, лакокрасочной и других отраслях промышленности. Устройство для перемешивания содержит основание, на котором установлена стойка с поворотной платформой и резервуар с центральной внутренней мешалкой. Поворотная платформа установлена на стойке с возможностью перемещения по вертикали и фиксации своего положения. На поворотной платформе установлены привод с асинхронным электродвигателем и частотный преобразователь, который электрически соединен с последним. Вал мешалки пропущен через центральное отверстие в крышке корпуса резервуара и посредством быстроразъемного соединения соединен с приводным валом. Крышка снабжена обтюратором, установленным в центральном отверстии последней, взаимодействующим с валом мешалки. Корпус резервуара установлен в размещенных на упомянутом основании опорах, допускающих поворот резервуара вокруг вертикальной оси. Резервуар выполнен съемным. Устройство снабжено средством для фиксации резервуара в вертикальном положении, В стенке корпуса резервуара выполнено герметичное прозрачное окно для наблюдения за уровнем и качественным состоянием смеси. Поворотная платформа установлена на стакане, который смонтирован на стойке с возможностью продольного перемещения посредством винтового механизма. Винтовой механизм выполнен с гайкой, взаимодействующей торцем с ответным торием стакана. Привод с асинхронным электродвигателем выполнен в виде мотор-редуктора. Изобретение обеспечивает повышение удобства обслуживания устройства для перемешивания, расширяет его эксплуатационные возможности и придает устройству приспособляемость к перемешиванию компонентов смеси в широком диапазоне значений вязкости и плотности последних. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для перемешивания, содержащее основание, привод с электродвигателем и резервуар с центральной внутренней мешалкой, причем вал мешалки пропущен через центральное отверстие в крышке корпуса резервуара и соединен с приводным валом, а корпус резервуара установлен в размещенных на основании опорах, допускающих поворот резервуара вокруг горизонтальной оси, отличающееся тем, что оно содержит стойку с поворотной платформой и частотный преобразователь, который электрически соединен с электродвигателем привода, причем стойка установлена на упомянутом основании, а поворотная платформа установлена на стойке с возможностью перемещения по вертикали и фиксации своего положения, при этом привод с электродвигателем установлен на поворотной платформе, причем упомянутая крышка снабжена обтюратором, установленным в центральном отверстии последней и взаимодействующим с валом мешалки, при этом приводной вал соединен с валом мешалки посредством быстроразъемного соединения, устройство для перемешивания снабжено средством для фиксации резервуара в вертикальном положении, а в стенке корпуса резервуара выполнено герметичное прозрачное окно для наблюдения за уровнем и качественным состоянием смеси.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поворотная платформа установлена на стакане, который смонтирован на упомянутой стойке с возможностью продольного перемещения посредством винтового механизма, выполненного с гайкой, взаимодействующей торцем с ответным торцем стакана.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что резервуар выполнен съемным.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что привод с электродвигателем выполнен в виде мотор-редуктора.5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что частотный преобразователь представляет собой устройство, которое смонтировано на упомянутой поворотной платформе.6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что частотный преобразователь представляет собой отдельно расположенное устройство.7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутое окно выполнено со шкалой.8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в крышке резервуара выполнено герметически закрываемое отверстие для установки шланга.9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус резервуара снабжен по меньшей мере одной ручкой.