Устройство для перемешивания Советский патент 1982 года по МПК B01F7/30 

(S) УСТРОЙСТВО для ПЕРЕМЕШИВАНИЯ

I.

Изобретение относится к устройст вам для перемешивания преимущественно жидкостей и газов, предпочтительно для поверхностной аэрации сточных вод, и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности, а также в городском хозяйстве.

Известно устройство для перемешивания жидкостей, содержащее корпус, двигатель, установленный на корпусе, приводной полый вал с укрепленной на его конце мешалкой, выполненной в виде крыльчатки, и передаточный механизм крыльчатки. Устройство снабжено дополнительными винтовыми лопастями, неподвижно установленными на оси, проходящей внутри приводного полого вала. При вращении мешалки неподвижно установленные лопасти частично изменяют направление перемешиваемой жидкости, преобразуя круговое ее движение в прямолинейное ClJ.

Недостатком данного устройства является то, что процесс перемешивания жидкости недостаточно эффективен, так как совместно с неподвижно установленными лопастями мешалка, совершающая только вpai iaтельное движение, не устраняет полностью вращательного движения жидкости в напраалении вращения этой мешалки. Кроме того, устройство не обеспечивает аэрации

10 обрабатываемой жидкости.

Известно устройство, содержащее крыльчатку,установленную на полом вал вал двигателя, соединенный с полым валом посредством зубчатой переда«5чи Г2.

Недостатком известного устройства является то, что процесс перемешивания жидкости недостаточно интенсивен, так как перемешиваемая жидкость

20 совершает вращательное движение в направлении вращения крыльчатки и на определенных режимах, когда скорости значительно отличаются одна от дру393гой, перемешивание и диспергирование пузырьков газа осуществляется, в основном, за счет поступательного движения крыльчатки вдоль оси полого вала, что явно не эффективно. Кроме того, устройство не обеспечивает равномерности распределения пузырьков газа в жидкости и имеет сравнительно небольшую глубину аэрируемого слоя жидкости при поверхностной аэрации, так как эта глубина определяется при прочих равных условиях только величиной хода крыльчатки. Цель изобретения - интенсификация процесса смешения и, кроме того, обеспечение равномерного распределения пузырьков газа в жидкости, увеличение глубины аэрируемогр слоя жид кости при поверхностной аэрации. Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено дополнительным валом с крыльчаткой, коаксиально установленным в полом валу, а Приводзубчатым колесом, установленным между ведомым и ведущим колесами зубчаТОЙ передачи, и двумя зубчатыми парами, смонтированными на дополнительном валу и валу двигателя привода, ведомое колесо одной из них имеет шлицевое отверстие, при этом колеса второй зубчатой пары выполнены эллиптической формы, ведомое эллиптическое колесо имеет резьбовое отверстие, расположенное в его фокусе, а рабочий вал шлицевой и резьбовой участки, взаимо действующие соответственно с поверх ностью шлицевого и резьбового отверстий . На фиг. V схематически представле но устройство, общий вид; на фиг. 2разрез А-Л на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. t разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5 схема взаимодействия круглых и эллип тических зубчатых колес. Устройство содержит корпус 1, рас положенный в верхней части резервуар 2 со слоем 3 перемешиваемой жидкости На корпусе 1 установлен приводной дв гатель 4, с которым кинематически связан установленный в корпусе 1 при водной прлый вал 5 с установленной на его конце мешалкой, выполненной в виде крыльчатки 6. Устройство снаб жено расположенным в приводном полом валу 5 дополнительным приводным валом 7 с крыльчаткой 8. В корпусе 1 размещен передаточный механизм, выполненный в виде связанного с двигателам k ведущего вала 9. на котором, жестко установлены две круглые 10 и 11 и одна некруглая, например эллиптическая 12 шестерни, и ведомого вала К , жестко связанного с дополнительным приводным валом 7 и несущего эллиптическое зубчатое колесо It, взаимодействующее с эллиптической шестерней 12 ведущего вала 9 и имеющее в одном из фокусов эллипса этого колеса резьбовое отверстие 15. На валу 13 установлено круглое зубчатое колесо 16, взаимодействующее с одной из круглых шестерен ведущего вала 9, например с шестерней 10, и имеющее центральное шлицевое отверстие 17. На валу 13 установлено также круглое зубчатое колесо 18, взаимодействующее с круглой шестерней 11ведущего вала Я посоедством промежуточной паразитной шестерни 19 и имеющее гладкое цилиндрическое отверстие 20. На ведомом валу 13 выполнены резьбовой, например в виде винтовой канавки, участок 21, шлицевой участок 22 и гладкий цилиндрический участок 23 взаимодействующие соответственно с резьбовым отверстием 15 зубчатого колеса 14, со шлицевым отверстием 17 зубчатого колеса 16 и с гладким цилиндрическим OTBepcTiieM 20 зубчатого колеса 18. Основной приводной полый вал 5 жестко связан с одним из круглых зубчатых колес, например с колесом 18, ведомого вала 13 передаточного механизма. Устройство работает следующим образом. От двигателя k крутящий момент передается на ведущий вал 9 и через шестерни 11 и 19 на зубчатое колесо 18 и жестко связанный с ним приводной полый вал 5 с крыльчаткой 6. Одновременно крутящий момент с ведущего вала 9 через шестерни 10 и 12и находящиеся с ними в зацеплении соответственно зубчатые колеса 16 и И передается на ведомый вал 13| жестко связанный с ним дополнительный приводной вал 7 и крыльчатку 8. При этом крыльчатки 8 и 6 вращаются в противоположных направлениях. В точке А (фиг. 5) радиусы начальных центроид шестерен 10, 12 и зубчатых колес 1 и 16 одинаковы, их мгновенные угловые скорости также одинаковы, вал 13, а следовательно, вал 7 и зубчатое колесо взаимно не перемещаются в окружном направлении и вал 7 в этой точке не получает осевого перемещения (первая мертвая точка). При вращении по стрелке (фиг. 5) на участке АБВ угловые скорости зубчатого колеса 1 превышают угловую скорость шестерни 12, представляющей собой в данный момент гайку. Без сме щения вдЛ1ь оси зубчатое колесо 1 проворачивается относительно резьбового участка 21 вала 13 и сообщает последнему осевое, движение в одну сторону. В точке В угловые мгновенны скорости всех зубчатых колес вновь совпадают и осевое перемещение вала 7 в этой точке отсутствует (вторая мертвая точка). На участке ВА угловые скорости эллиптического зубчатого колеса 1 меньше угловой скорости зубчатого ко леса 16, эллиптическое зубчатое коле со 14 отстает во взаимном вращении о вала 13 и вала 7, который проворачивается в резьбовой паре 15-21 и полу чает осевое движение в противоположную сторону. Величина хода при эллиптических зубчатых колесах с центром вращения в фокусе эллипса рассчитывается по формуле L -JQO t - Z , где L - величина хода; cL - угол между большой осью элли са и средним фокальным радиу сом , равным большой полуоси эллипса; t - шаг резьбы в резьбовой паре 15-21; Z - число заходов резьбы. Число двойных ходов зависит от формы центроид некруглых зубчатых ко лес. При эллиптической центроиде с осью вращения в центре эллипса вал 1 и жестко связанный с ним дополнитель ный приводной вал 7 сделают два двой ных хода за один оборот.. При вращении, крыльчатки 6, расположенной вблизи поверхности жидкости ее лопасти захватывают газ, находящийся над поверхностью жидкости, и внедряют в жидкость в виде пузырьков Движущаяся возвратно-поступательно крыльчатка 8 захватывает насыщенную пузырьками газа жидкость и распределяет ее по высоте контактного аппарата с одновременным дроблением и деформацией пузырьков газа. Использование предлагаемого устройства позволит интенсифицировать процесс перемешивания, так как перемешивание жидкости и газа осуществляется с помощью двух мешалок, выполненных в виде крыльчаток, вращающихся в противоположных направлениях, одна из которых имеет дополнительное возвратно-поступательное движение вдоль собственной оси вращения, при этом интенсификация перемешивания происходит также вследствие того, что вращательное движение жидкости в направлении одной из крыльчаток ликвидируется другой крыльчаткой, вращающейся в направлении, противоположном направлению вращения первой крыльчатки. Кроме того, увеличится глубина аэрируемого слоя при поверхностной аэрации и обеспечится равномерность распределения пузырьков газа в жидкости, так как в устройстве имеется две крыльчатки, одна из которых расположена на поверхности жидкости, захватывает газ с поверхности жидкости и внедряет его в жидкость в виде пузырьков, а вторая крыльчатка захватывает последние и, вращаясь в противоположном направлении и воз.вратно-поступательно перемещаясь, внедряет их дальше в направлении от поверхности жидкости к днищу резервуара при интенсивном перемешивании этих пузырьков газа и жидкости. В конечном счете использование предлагаемого устройства позволит увеличить производительность смесительных аппаратов за счет интенсификации процесса перемешивания и, соответственно, при прочих равных условиях уменьшить необходимые площади, например, при строительстве аэротенков с поверхностной аэрацией обрабатываемой жидкости. Помимо изложенного, использование предлагаемого изобретения позволит исключить инерционные ударные нагрузки, возникающие при реверсировании поступательного движения дополнительного приводного вала за счет конструктивных особенностей устройства, например за счет плавного изменения радиуса точек зацепления ведомого эллиптического зубчатого колеса с ведущим, что обеспечивает плавное снижение скорости поступательного движел 9312 ния крыльчатки из нуля, плавный переход мерез нулевое положение и плавное нарастание скорости поступатель ного движения крыльм4тки в ее крайних положениях.,

Формула изобретения

Устройство для перемешивания , содержащее крыльчатку, установленную на полом валу, вал двигателя, соединенный с полым валом посредством зубчатой передачи, о т л и ч а.ю щ е е с я тем, что, с целью интенсификации процесса смешения, оно снабжено дополнительным валом с крыль чаткой, коаксиально установленным в полом валу, а привод - зубчатым колесом, установленным между ведомым

L

178

и ведущим колесами зубчатой передачи и двумя зубчатыми парами, смонтированными на дополнительном валу и валу двигателя привода, ведомое колесо одной из них имеет шлицёвое отверстие, при этом колеса второй зубчатой пары выполнены эллиптической формы, ведомое эллиптическое колесо имеет резьбовое отверстие, расположенное в его фокусе, а рабочий вал шлицевой и резьбовой участки, взаимодействующие соответственно с поверхностью .шлицевого и резьбового отверстий .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР ff 329977, кл. В 01 fp 7/2k, 1933.

2,Патент США 7 , кл. i4l6-65, 1975.

Т7 22

16

Л

12

А -А

SB

фиг.З