Конструкция разъемной ступицы и способ крепления мешалки на штоке перемешивающего устройства вибрационного действия Российский патент 2023 года по МПК B01F31/44 B01F27/07 

ИНазвание изобретения, его назначение

Изобретение относится к химическому машиностроению, а именно к устройствам перемешивания вибрационного действия, применяемым для осуществления различных физических, химических и гидромеханических (диспергирование, эмульгирование, гомогенизация и т.д.) процессов в жидкостях и предназначено для снижения трудоемкости сборочных и ремонтных работ во время эксплуатации и при обслуживании оборудования.

Описание технического результата при внедрении изобретения

Область техники, ее уровень

Аппараты с механическими перемешивающими устройствами, мешалка которых совершает вращательное движение, относятся к традиционному оборудованию и в настоящее время для них существует достаточное количество довольно подробно и детально проработанной литературы, посвященной их проектированию. Вопросы расчета и конструирования отдельных элементов перемешивающих устройств, в том числе мешалок и элементов их конструкции находят отражение не только в различных пособиях, но и регламентированы ОСТами и РД.

Совершенно иная ситуация наблюдается применительно к перемешивающим устройствам, мешалки которых совершают колебания: крутильные, качательные или вертикальные. К характерной для отечественной литературы черте следует отнести крайнюю скудность представления информации как в целом о вибрационных перемешивающих устройствах, так и о непосредственно применяемых совместно с ними мешалках.

Способы закрепления вращающихся мешалок на валу перемешивающего устройства описаны достаточно подробно, а надежность реализованных конструктивных решений подтверждена многолетней практикой. Однако специфика работы аппаратов вибрационного перемешивания не позволяет в полной мере применить известный для вращающихся мешалок опыт.

К настоящему времени для аппаратов с механическим перемешиванием, мешалки которых совершают вращательное движение известно несколько способов их закрепления на валу.

Простейшим видом крепления является сварка. Такой способ крепления используется, например, для листовых мешалок и к его недостаткам прежде всего следует отнести низкую технологичность и малую ремонтопригодность узла перемешивания.

Из литературы [Бакланов Н.А. Перемешивание жидкостей. Л.: Химия. 1979. 63 с.] известен другой способ крепления, в котором втулка мешалки имеет квадратное сечение и насаживается на тумбу, составляющую единое целое с валом. При такой конструкции мешалка плотно заклинивается на валу под действием собственного веса и осевого давления жидкости и не требует каких-либо вспомогательных крепежных изделий (болтов, шпонок, клиньев), но вместе с тем ее легко снять с вала. Условие обязательного наличия прижимающей (действующей постоянно в одном направлении) осевой силы делает невозможным применение такого способа крепления для мешалок, совершающий колебания в вертикальной плоскости.

Из литературы [Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. Примеры и задачи / Под общ. ред. М. Ф. Михалева: Учебное пособие. Л.: Машиностроение, 1984. 301 с.] известен другой способ крепления мешалки на валу перемешивающего устройства реализуемый с помощью стопорного болта и шпонки. Как правило таким способом закрепляют мешалку, совершающую вращательное движение и устанавливаемую в середине вала: шпонка передает крутящий момент на ступицу мешалки, а стопорный болт ограничивает ее осевое смещение. Такой способ крепления мешалки на шток вибрационного перемешивающего устройства имеет своим недостатком то, что основная нагрузка (сопротивление среды при движении мешалки) знакопеременна и направлена в осевом направлении, в связи с чем стопорный болт не обеспечивает выполнения требований по необходимой степени фиксации мешалки на требуемый ресурс работы.

Из того же источника известен другой способ крепления совершающих вращение мешалок: с помощью шпонки и гайки, навертываемой на нарезанный конец вала. Такой способ крепления мешалки находит применение в конструкции вибрационных перемешивающих устройств с тем усовершенствованием, что из конструкции исключается шпонка, а место посадки ступицы мешалки выполняется в виде конуса. Такая конструкция мешалки своим недостатком имеет ослабление штока в резьбовой части, кроме того, в условиях знакопеременных нагрузок требует учета осевое растягивающее усилие, возникающее при затяжке гайки. Все это приводит к необходимости дополнительного увеличения массы штока, соответствующего повышения жесткости упругой подвески устройства перемешивания и, как следствие, сопровождается снижением общей энергоэффективности привода.

Из того же источника известен другой способ крепления совершающих вращение мешалок: крутящий момент на мешалку передается через шпонку, а в качестве стопорного устройства, препятствующего смещению в осевом направлении, используются открытые разрезные кольца или полукольца, закладываемые в кольцевую выточку. Для случая вибрационного перемешивания недостатком описанных способов закрепления является сложность фиксирования мешалки в осевом направлении, при котором бы исключался ее люфт или смещение.

Наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является известный из литературы [ATK 24.201.17-90 Мешалки. Типы, параметры, конструкция, основные размеры и технические требования] способ крепления мешалки, ступица которой состоит из двух частей, стягиваемых болтами. В качестве стопорного элемента, препятствующего смещению в осевом направлении, служит бурт вала. Использовать описанный способ крепления для мешалки вибрационного перемешивающего устройства невозможно, поскольку это потребует изготовления разъемным также и полотна мешалки, что существенно снизит технологичность как ее изготовления, так и эксплуатации.

Общим недостатком всех конструкций и способов крепления мешалок, совершающих вращение является их принципиальная непригодность для крепления мешалки к штоку перемешивающего устройства, совершающего вертикальные колебания. Как правило, осевая нагрузка, возникающая в процессе работы вращающихся мешалок (например, винтовых, лопастных с повернутыми под углом лопастями и т.д.) относительно невелика, имеет постоянное направление и незначительные колебания номинальных значений. Вал мешалок, совершающих вращение подвержен деформациям кручения и изгиба, в то время как шток вибрационного перемешивающего устройства работает на сжатие-растяжение. Таким образом для мешалок вибрационных аппаратов в конструкции нет необходимости применения шпонки или клиньев, при этом эффекта от действия стопорных винтов для фиксации на штоке оказывается недостаточно. Любой, даже незначительный люфт полотна мешалки будет сопровождаться снижением качества перемешивания и эффективности действия перемешивающего устройства в целом.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение является обеспечение быстрого и надежного крепления на штоке вибрационного привода мешалки, совершающей вертикальные колебания, с возможностью ее оперативной замены при необходимости, например, с целью ремонта.

Сущность (раскрытие) изобретения

Данная задача решается за счет того, что заявленное изобретение представляет собой способ крепления мешалки с помощью ступицы на штоке перемешивающего устройства вибрационного действия, в котором крепление осуществляется за счет использования разъемной, состоящей из двух частей, ступицы и служащего для фиксации мешалки прижимного кольца, при этом для исключения вращения узла перемешивания вокруг собственной оси применяется стопорный винт а соединение частей ступицы между собой и с прижимным кольцом выполняются с помощью крепежных элементов. В качестве крепежа, соединяющего части ступицы, используются болты, гайки и стопорные шайбы. В качестве крепежа, соединяющего части ступицы, используются болты и стопорные шайбы, при этом отверстия в ответной части ступицы выполняются резьбовыми. В качестве крепежа крепления прижимного кольца используются болты и стопорные шайбы. В качестве крепежа крепления прижимного кольца используются шпильки и гайки. Стопорный винт, исключающий вращение узла перемешивания вокруг собственной оси, вворачивается в прижимное кольцо. Ложе и бурты под ступицу могут быть сформированы с помощью втулок, закрепленных на штоке с помощью сварки. Разъемная ступица совместно с прижимным кольцом обеспечивают крепление мешалки на штоке устройства перемешивания. Разъемная ступица в своей верхней части фиксируется на валу с помощью болтов, которые в свою очередь контрят стопорными шайбами. Закрепление мешалки на ступице осуществляют с помощью прижимного кольца, болты крепления которого исключают ее смещение как в осевом, так и в аксиальном направлениях. Кроме того, прижимное кольцо обхватывает нижнюю часть разъемной ступицы, обеспечивая ее дополнительную фиксацию.

Техническим результатом, достигаемым приведенной совокупностью признаков, является обеспечение надежного крепления мешалки, а также снижение трудоемкости и времени ее монтажа/демонтажа. Изобретение позволяет добиться высокого качества выполняемых монтажных работ, их технологичности, а также обеспечить энергоэффективность работы аппарата. Дополнительно предложенный способ закрепления мешалки позволяет осуществить монтаж двух и более мешалок, размещаемых на одном штоке без необходимости дополнительного усиления последнего.

Предлагаемый способ крепления мешалки на штоке решает проблему ее надежного и простого монтажа и позволяет выполнять ее быструю замену, что весьма актуально, например, в условия отработки и подбора технологических режимов работы аппарата.

Эффективность и работоспособность описанного изобретения подтверждается результатами испытаний на лабораторных и полупромышленных аппаратах вибрационного перемешивания.

Описание чертежей

Сущность изобретения и предлагаемого способа крепления мешалки на штоке перемешивающего устройства поясняется графическим материалом и нижеследующим описанием.

Фиг. 1 - Узел мешалки в сборе - общий вид.

Фиг. 2 - Разрез по А-А.

Фиг. 3 - Вид с разнесенными частями.

Фиг. 4 - Пример монтажа двух мешалок на штоке с приваренными буртами.

Осуществление изобретения

Изобретение состоит из закрепляемой на штоке 3 разъемной ступицы 1 и кольца прижимного 2 (см. Фиг. 1) между которыми зажимается мешалка 4. Под головки болтов 5 и гаек 7 подложены специальные стопорные шайбы 8, имеющие выступающие лапки. После затяжки болтов лапки пригибаются к ступице, к головкам болтов и к гайкам, предотвращая самоотвинчивание крепежа. Мешалка надевается на ступицу и фиксируется кольцом прижимным с помощью болтов 6, которые в свою очередь стопорятся шайбами 9. Дополнительно, для гарантированного исключения вероятности вращения мешалки вокруг собственной оси в прижимную шайбу закручивается стопорный винт 10 (см. Фиг. 3).

Изобретение осуществляется следующим образом (см. Фиг. 3). Разъемные части ступицы 1 вкладываются в выточку на штоке 3 и соединяются с помощью болтов 5 и гаек 7, после чего фиксируются стопорными шайбами 8. На ступицу надевается мешалка 4 (по посадке с зазором, например, Н8/h8) и кольцо прижимное 2 (по легкой переходной посадке с зазором, например, Н7/js8) так, чтобы резьбовые отверстия в ступице и сквозные в мешалке совпали с отверстиями под болты 6 прижимного кольца. Болты 6 фиксируются стопорными шайбами 9. В кольцо прижимное ввинчивается винт 10, который контрят с помощью фиксатора резьбовых соединений, например, Loctite. Резьбовые отверстия А на торце кольца прижимного 2 используются для установки съемника, используемого для облегчения демонтажных работ в случаях заклинивания или прикипания первого.

Изобретение относится к химическому машиностроению и может быть использовано в устройствах перемешивания вибрационного действия для осуществления физических, химических и гидромеханических процессов в жидкостях. Отличительной особенностью способа крепления мешалки с помощью ступицы на штоке перемешивающего устройства вибрационного действия является использование разъемной состоящей из двух частей ступицы и служащего для фиксации мешалки прижимного кольца. При этом для исключения вращения узла перемешивания вокруг собственной оси применяется стопорный винт, а соединение частей ступицы между собой и с прижимным кольцом выполняется с помощью крепежных элементов. Техническим результатом является обеспечение надежного крепления мешалки. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ крепления мешалки с помощью ступицы на штоке перемешивающего устройства вибрационного действия, отличающийся тем, что крепление осуществляется за счет использования разъемной состоящей из двух частей ступицы и служащего для фиксации мешалки прижимного кольца, при этом для исключения вращения узла перемешивания вокруг собственной оси применяется стопорный винт, а соединение частей ступицы между собой и с прижимным кольцом выполняется с помощью крепежных элементов.

2. Способ крепления мешалки с помощью ступицы на штоке перемешивающего устройства вибрационного действия по п. 1, отличающийся тем, что в качестве крепежа, соединяющего части ступицы, используются болты, гайки и стопорные шайбы.

3. Способ крепления мешалки с помощью ступицы на штоке перемешивающего устройства вибрационного действия по п. 1, отличающийся тем, что в качестве крепежа, соединяющего части ступицы, используются болты и стопорные шайбы, при этом отверстия в ответной части ступицы выполняются резьбовыми.

4. Способ крепления мешалки с помощью ступицы на штоке перемешивающего устройства вибрационного действия по п. 1, отличающийся тем, что в качестве крепежа крепления прижимного кольца используются болты и стопорные шайбы.

5. Способ крепления мешалки с помощью ступицы на штоке перемешивающего устройства вибрационного действия по п. 1, отличающийся тем, что в качестве крепежа крепления прижимного кольца используются шпильки и гайки.

6. Способ крепления мешалки с помощью ступицы на штоке перемешивающего устройства вибрационного действия по п. 1, отличающийся тем, что стопорный винт, исключающий вращение узла перемешивания вокруг собственной оси, вворачивается в прижимное кольцо.

7. Способ крепления мешалки с помощью ступицы на штоке перемешивающего устройства вибрационного действия по п. 1, отличающийся тем, что ложе и бурты под ступицу могут быть сформированы с помощью втулок, закрепленных на штоке с помощью сварки.