ПЕРЕМЕШИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2019 года по МПК B01F7/18 B01F13/04 

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для непрерывного получения эмульсии и суспензии в химической, нефтеперерабатывающей, лакокрасочной промышленностях, а также для перемешивания жидкостей или жидкостей с твердой фазой в различных мешалках лабораторного и промышленного назначения.

Известно устройство для передачи вращения от нижнего привода к мешалке (см. а.с. СССР №497037 «Устройство для передачи вращения от нижнего привода к мешалке» М. кл. B01F 13/04, B01F 15/00).

Устройство состоит из корпуса, вала с торцевым уплотнением, бортклапана, седла и гидроцилиндра для подъема и опускания бортклапана. Гидроцилиндр расположен внутри корпуса соосно с валом с возможностью перемещения вдоль последнего, а бортклапан на торцевой стороне гидроцилиндра.

При работе аппарата бортклапан поднимают над седлом перемещением гидроцилиндра, при этом торцевое уплотнение препятствует вытеканию среды из аппарата.

Однако, такое устройство не обеспечивает необходимую герметичность передачи вращательного дрижения от верхнего привода валу с мешалками в герметизированный объем экстрактора некоторых рециркулирующих технологических процессов, нуждающихся в более надежной герметизации передачи не допускающей передачи газонатекания перемешивающей среды в окружающее пространство.

Кроме того, известен также манипулятор, работающий в герметизированном объеме, по а.с. СССР №1274922 В25J 21/00, который снабжен вакуумной контролирующей аппаратурой и двумя наружными гибкими диафрагмами, расположенными параллельно друг другу, установленными, со смещением относительно гибкой диафрагмы упруго-деформируемой трубы и герметично соединенными с ней и со стенкой герметизированного объема, образуя при этом компенсирующую герметичную полость сообщенную каналом, выполненным в стенке герметизированного объема, с вакуумной контролирующей - аппаратурой.

Недостатком такого технического решения является низкая надежность герметизации и долговечности устройств за счет того, что циклическое газонатекание в рабочее пространство оборудования, через тонкую внутреннюю часть гибкой диафрагмы (расположенной внутри упруго-деформируемой трубы и герметично соединенной с ней), на которую, кроме того, воздействует перепад давления рабочей и нерабочей полостей устройства.

При работе этого устройства в его герметизирующем элементе, выполненном в виде упруго-деформируемой трубы, образуется концентрация напряжений в узле сопряжения внутренней гибкой диафрагмы с упруго-деформируемой трубой, что ограничивает необходимое увеличение наработки цикличности устройства. Кроме того, эта часть устройства (внутренняя диафрагма, соединенная с упругогдеформируемой трубой) не имеет необходимую систему своевременного выявления его разгерметизации в случае усталостного разрушения внутренней части гибкой диафрагмы герметизирующего элемента.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является перемешивающее устройство по а.с. СССР №741927 М. кл. B01F 13/08).

Устройство содержит магнитопровод с обмоткой возбуждения магнитных полумуфт. Одна из магнитных полумуфт этого привода ведомая, несущая исполнительный орган перемешивания. Ведомая магнитная полумуфта установлена внутри ведущей магнитной полумуфты, последняя жестко закреплена на выходном валу электродвигателя, смонтированного на корпусе емкости. Магнитные полумуфты разделены экраном, отделяющим рабочий объем емкости от окружающего пространства.

При вращении электродвигателем ведущей магнитной полумуфты, вращение передается ведомой магнитной полумуфте через экран далее исполнительному органу перемешивания. Перемешивание происходит за счет вращения лопастей.

Однако, в известном устройстве при передаче крутящего момента отсутствует жесткая связь между ведущей и ведомой магнитными полумуфтами и возможность при увеличении нагрузки «расцепления» магнитов, что сказывается на ненадежности работы устройства, а также производительности.

Особенно это проявляется при изменении вязкости эмульсий проточной перемешиваемой среды.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности герметизации и долговечности устройства, обеспечивающего сложное движение исполнительного органа в герметизированном объеме оборудования при перемешивании жидкостей или жидкостей с твердой фазой в различных мешалках лабораторного и промышленного назначения.

Это достигается тем, что в перемешивающее устройство, содержащее емкость с днищем, двигатель, экран, корпус, стержень с мешалкой, выполненной в виде лопастей, в корпусе дополнительно установлен второй экран, выполненный в виде волновой трубчатой муфты, ведомый генератор которой взаимосвязан со стержнем мешалки и установлен соосно с ведущим генератором, связанным с двигателем, разделяющий первый и второй экран на две наружные и две внутренние перегородки экранов, установленных на связующей их упруго-деформируемой трубе волновой трубчатой муфты, и герметично связанных с корпусом и опорами ведущего и ведомого генераторов, причем внутренняя герметичная полость между экранами заполнена контролирующими жидкостью и газом.

Предложенное техническое решение отвечает критерию «существенные отличия» ввиду отсутствия указанных признаков в известных решениях.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - сечение по А-А и Б-Б на фиг. 1.

Перемешивающее устройство содержит стержень с мешалкой 1, расположенный в нижней части корпуса 2 волновой трубчатой муфты, выполненной в виде ведущего генератора 3, ведомого генератора 4, установленных соосно внутри связующей их упруго-деформируемой трубы 5 с двумя наружными 6 и двумя внутренними 7 перегородками, герметично связанных с корпусом 2 и опорами генераторов 3 и 4.

Полость 8, образованная двумя наружными перегородками и двумя внутренними перегородками экранов, заполнена контролируемыми жидкостью или газом. Устройство помещено в емкость в днищем 9 и приводится в движение двигателем 10, установленным на опоре 11.

Устройство работает следующим образом.

Перемешивание происходит за счет вращения стержня с мешалкой 1, взаимодействующего с ведомым генератором 4, получающим крутящий момент от взаимодействующего с двигателем 10 ведущего генератора 3 через упруго-деформируемую трубу 5 герметизирующих экранов, закрепленную в корпусе 2 волновой муфты на разнесенных двух наружных 6 и двух внутренних 7 перегородках, отделяющих давление в рабочей и нерабочей полостях устройства. Перепад давлений в рабочей и нерабочей полостях компенсирует разрежение жидкости или газа в полостях 8 контролирующее герметизирующее устройство.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

В сравнении с прототипом (см а.с. СССР №741927 М. кл. B01F 13/08), применение предложенного перемешивающего устройства за счет того, что в перемешивающем устройстве дополнительно в корпусе установлен второй экран, выполненный в виде волновой трубчатой муфты, ведомый генератор которой взаимосвязан со стержнем мешалки и установлен соосно с ведущим генератором, связанным с двигателем, разделяющий первый и второй экран на две наружные и две внутренние перегородки экранов, установленных на связующей их упруго-деформируемой трубе волновой трубчатой муфты и герметично связанных с корпусом и опорами ведущего и ведомого генераторов, причем внутренняя герметичная полость между экранами заполнена контролируемыми жидкостью и газом, позволило осуществить жесткую связь привода с перемешивающим механизмом, что значительно увеличило эффективность производства, высвободило дорогостоящие цветные металлы магнитных муфт, а также сократило затраты на изготовление и потребляемую электроэнергию. Кроме того, установка второго дополнительного экрана и заполнение герметизирующей полости между экранами контролируемой жидкостью или газом значительно повысило надежность системы в целом. Сравнительные данные экономического эффекта заявляемого перемешивающего устройства и прототипа представлены в таблице 1.

Годовой экономический эффект от использования предлагаемого перемешивающего устройства ведется по формуле:

Где Ен - нормативный коэффициент, равный 0,15

коэффициент учета роста производительности, равный 1,0

коэффициент учета изменения срока службы предполагаемого объекта по сравнению с прототипом, равный 1,0

Р1, Р2 - коэффициент реновации, равный 0,17

Kl, К2 - сопутствующие капитальные вложения потребителя, в данном случае капитальные вложения одинаковые.

Полученные данные показывают, что при использовании предлагаемого перемешивающего устройства может быть получен экономический эффект 20,3 тыс. руб. в год за счет уменьшения стоимости единицы изделия и снижения эксплуатационных издержек у потребителя.

Перемешивающее устройство относится к химической, биологической и нефтеперерабатывающей промышленности, а также для перемешивания жидкостей или жидкостей с твердой фазой в различных мешалках лабораторного и промышленного назначения. Перемешивающее устройство содержит емкость с днищем, двигатель, экран, корпус, стержень с мешалкой, выполненной в виде лопастей, в корпусе дополнительно установлен второй экран, выполненный в виде волновой трубчатой муфты, ведомый генератор которой взаимосвязан со стержнем мешалки и установлен соосно с ведущим генератором, связанным с двигателем, разделяющий первый и второй экран на две наружные и две внутренние перегородки экранов, установленных на связующей их упругодеформируемой трубе волновой трубчатой муфты и герметично связанных с корпусом и опорами ведущего и ведомого генераторов, причем внутренняя герметичная полость между экранами заполнена контролирующими жидкостью и газом. Изобретение обеспечивает повышение надежности герметизации и долговечности устройства. 4 ил., 1 табл.

Перемешивающее устройство, содержащее емкость с днищем, двигатель, экран, корпус, стержень с мешалкой, выполненной в виде лопастей, отличающееся тем, что с целью повышения надежности герметизации и долговечности устройства в корпусе дополнительно установлен второй экран, выполненный в виде волновой трубчатой муфты, ведомый генератор которой взаимосвязан со стержнем мешалки и установлен соосно с ведущим генератором, связанным с двигателем, разделяющий первый и второй экран на две наружные и две внутренние перегородки экранов, установленных на связующей их упругодеформируемой трубе волновой трубчатой муфты и герметично связанных с корпусом и опорами ведущего и ведомого генераторов, причем внутренняя герметичная полость между экранами заполнена контролирующими жидкостью и газом.