CN1024902C - 混合器装置 - Google Patents

Abstract

混合器装置支承在一容器(10)上，由带有联接梁(42、44)的机座(36)来提供支承，电机(26)和变速器就安置在联接梁上。叶轮轴(20)及其伸长部分(轴伸)与变速器被设置成套装关系，沿相同的轴线排成一行。机座(36)与底座平行并支承在立柱(160、162、164、166)上，立柱接在机座的一端头上以及位于机座另一端的横梁(50)的相对端上。液压缸提升起叶轮，穿过变速器向上移动，以使叶轮轴能从密封装中脱出，以便容易地更换密封件。

Description

本发明涉及混合器装置，且特别是涉及工业应用的大型、重型及大功率混合器装置。

本发明特别适用于装备在大型密闭容器内混合或搅拌物料的装置，该容器所盛的是高压和高温的物料。本发明也提供了一种组件，在该组件内，混 合器电机、变速器、轴承和密封件是分别地设置的，易于保养、修理及更换。该组件还可在重型、大型、大功率混合器（本发明特别适用于它们）以外的其它混合器上得到应用。

特别适用本发明的混合器可具有约700额定马力的电机及重型变速器（齿轮箱），该变速箱降低电机速度及增大输出扭矩，以使大批量的物料得以被混合及/或被搅拌。由电机通过变速器驱动的一叶轮轴使一个或更多的叶轮旋转且被设置在盛有物料的容器（罐）内。这些物料也可是高温及高压的，当进行混合和搅拌时，它们必须盛在容器内。这些大功率应用场合的混合器的尺寸可达10～15英尺长和9～15英尺宽及高。可见必须支承的重量（载荷）是非常大的，例如，超过80，000磅。该容器支承在底座上，该容器在36英尺以上，而直径在12英尺以上。

迄今实践中是把混合器支承在容器的顶端部，该容器具有延伸入其内的混合器轴。对于高达200马力和约10，000磅重的混合器，这种支承已经获得了满意的效果。对于大型混合器，当施加了顶端载荷时，两种载荷-轴承载荷及动态载荷-就引起了严重的问题。该顶端的刚性是有限的，因此就有些挠曲。由于电机和变速箱内的大直径旋转零件，也由于混合器轴上的弯曲载荷，混合器装置和顶端部会发生振动。这种振动表现为摇摆运动。部件可能松脱或摇晃。该振动也能造成疲劳破坏状态。

另一种利用特别的结构从底座上支承混合器的方法，由于该结构的高成本及需要几层高的建筑钢材而不能令人满意。再者，该结构占用大量的地面空间，这给安装容器和必须使用混合器的工厂和机械厂增加了额外费用。振动着的混合器幅射噪音。当大型、大功率混合器零件旋转时，也产生人们不愿听到的那种高频率的噪音。基于保护环境、健康及安全的理由，希望抑制这种噪音。

本发明的主要目的是提供特别适用于大功率、重型、大型混合器应用场合的改进的混合器装置，其中该装置被支承起来，以减小了振动，不需特别的结构。

本发明的另一个目的是提供具有一种改进的支承结构的混合器装置，该改进的支承结构可避免把该混合器装置的重量加在相连的该容器（或罐）的顶端部上。

本发明的一个进一步的目的是提供改进的混合器装置，其中混合器的电机，联轴器、变速器、密封件及轴承以这种的方式被支承起来，即这些部件易拆卸，易于保养，特别是易于更换密封件。

本发明的一个更进一步的目的是提供适用采用容器的改进的混合器装置，该装置有一种支承结构把朝下的载荷传至容器的直壁，从而把该混合器重量的70%（或更多）及扭转载荷传递到安放该容器的底座上，而避免采用用以支承该混合器环绕该容器的特别框架或其它结构。

本发明的一个更进一步的目的是提供改进的混合器装置，该装置中，由变速器带动旋转的叶轮轴组件部分与变速器安排成套装式的，以使该轴组件适于用内提升装置来提升，例如用液压缸，而无需用外部的起重机或特别的提升装置。

简述之，体现本发明的混合器装置被一个支承结构支承在一个容器上。该装置自身包含一个联接在一根叶轮轴上的叶轮，叶轮轴由一电机通过一变速器来驱动，该装置存在静载荷、动载荷、重直和扭转载荷。所说的容器有边壁和安放在底座上的底部，该容器还有一顶端部。由混合器装置产生的载荷大于物料混合期间无振动及无过量挠曲和过大应力时顶端部所能支承的载荷。本发明的支承结构在很大程度上消除了这种振动。这种结构有一个机座，电机和变速器就要设置其上，而且混合器叶轮轴从机座处延伸入容器内，并且叶轮位于容器内。若干根柱子以和叶轮从机座向下延伸的相同方向垂直地延伸到几个位置点，这些位置点沿容器边壁的圆周彼此间隔分布。这些柱子的端部与容器壁相联接，使载荷通过边壁分布在底座上。边壁具有大的惯性矩，具有一定刚性，足以防止由混合器装置的载荷引起的过量振动。抑制噪音的罩子可以安置在机座上，盖在电机和变速器的上方。叶轮轴组件有一主轴，该主轴与变速器的关系安排成驱动关系，并且也安排成套装关系，因此允许容器发生膨胀（因压力和温度升高造成），使各种机器部件（诸如轴承）不致过载，从而延长它们的寿命。一个部件支承着混合器的轴承和密封件并含有提升装置，提升装置的作用是提升轴和使轴穿过变速器而伸缩，从而允许该轴脱开联接，以便能拆卸和更换密封件。组件的所有其它零件都分别设置在机座上面 面或在机座的下方，并且易于接近，以便于保养。

结合附图阅读下列描述后，本发明的前述的和其它的目的、特征和优点，以及它的目前的最佳实施例，将变得更明显。

图1是体现本发明的安装在容器上面的混合器装置的正视图;

图2是沿图1中的2-2线的俯视图;

图3是沿图1中的3-3线取的装置的一侧视图;

图4是沿图1中的4-4线取的另一侧的视图;

图5是沿图1中的5-5线取的局部俯视图;

图6是更详细地表示轴承部件和轴提升机构的正视图;

图7是图1中用虚线7指出的区域的局部放大视图;

以及图8A和8B是图1中被虚线8A及8B围住的区域的放大视图;

参看图1，该图示出了一容器10，它具有一顶端12和一底部14。该底部置于底座16上。该容器可以有例如36英尺高和近33英尺的直径。该容器的边壁是圆筒状。该容器可以例如是钢的，有几英寸厚及镀以抗腐蚀材料，例如钛。为了混合和搅拌，该容器适于盛装高温高压的物料。借助于密封组件18，这些压力在容器内保持不变，混合装置22的叶轮轴20穿过密封组件18而延伸。在轴20上可有一个更多的叶轮24。

通过电机26去驱动混合器装置的叶轮轴，电机的输出轴通过一挠性联轴器28与装在齿轮箱内的变速器30联接。该齿轮箱有一顶板32和一底板34，与机座36相接。电机26安装在机座26的电机座38上面（同时见图8B）。齿轮箱的底板34也安装在机座上面，联轴器28上的联轴器护罩的底板也是如此。各种部件的组合体的尺寸和重量是非常大的。例如，该电机可能是一个700马力的电机，直径为几英尺（例如4～6英尺），长几英尺（例如6英尺）及重17，700磅。齿轮箱可以长10英尺和高4英尺，它几乎和机座一样宽（见图2）和且重达18，000磅。机座有一主体部件40，它是由一对横向配置的工字梁42和43构成的。该工字梁具有上部和底部凸缘及腹板。圆柱形抗扭筒配置在腹板之间并把梁隔开，圆柱形抗扭筒提供了所需的刚度，以减少齿轮箱的扭转变形，而扭转变形可导致齿轮的不对中性。梁42和44的相对两端头是被封盖的，左端头用板48封盖，而右端头用横梁50封盖。这横梁也可以是工字梁，在中间和机座36的主体部件的中心线52相交（见图2和3）。横梁50的联接是借助于在主体梁42和44的右端头开缺口或进行封盖来实现的（见图8A的54处）。拼接板56和58用螺栓联接在梁的凸缘上，带角撑板60的压板58被焊在工字梁的右端上。横梁用螺栓联接在压板和拼接板上以提供主体件40，这样一个坚固的、刚性好的组件构成机座36。

本发明对利用容器10的边壁的高截面模量和大惯性矩有利。在这里，该容器的刚性最好。混合装置被联接在边壁上，某种意义上正是利用这一点，使其重量的70%（或更多）被边壁所承受，并通过边壁传至底座16。完全不需要将占去容器10周围的附加空间并需要一种相当于为建筑物竖立钢架似的结构物的附加的结构。由于惯性矩大，混合装置就具有高的刚性而减小了振动。如果混合装置安装在顶端部12的上面，由于顶端部中心的偏心型载荷，将产生这种振动。

顶端部承受着混合器的部分载荷，即由轴承部件62产生的载荷，承重部件和具有开口66（见图5和6）的垫块65联接，开口66镶有由抗腐蚀材料制成的衬套68。开口64和顶壁12（见图6）的中央开口或喷嘴开口70对直。一顶板76横跨在侧板64、62之间的侧板78。轴承部件62是具有侧板64（见图3）的一个盒子，它具有开口72。轴承部件有一底部凸缘74，凸缘74用螺栓和垫块65联接。

轴承部件包含一密封组件80，密封组件80顶部的轴承和浮动轴承96抗衡叶轮轴组件20的弯曲力矩，叶轮轴的轴伸82穿过密封组件80内的轴承。密封盒84由组件80中的支持器86支持。

法兰式联轴器88使叶轮轴20及轴伸82联接。轴伸中有一个法量式联轴器90，它使密封盒的更换变得容易。在轴伸82和主轴94之间也有一个挠性联轴器92。混合器轴20、轴伸82、主轴94和各联轴器构成混合器轴组件。轴承盒62的顶部含有浮动轴承96，浮动轴承96有一个轴承零件98，它可旋转并在杯状零件102中作轴向滑动 （在叶轮轴组件的旋转轴线100的方向上）。轴承零件98最好是用球形滚子轴承，它压在轴承96外壳（一杯状件）的壁的内圆周面上。轴承96可充满油来加以润滑（油或脂），而油封104可防止润滑剂逸漏，润滑剂是通过油嘴108注入杯状件内的。上油封104是在轴承96的一个封闭板106上。锥状薄（金属）板110把轴承元件锁定在轴伸82上，以便共同旋转。上挠性联轴器140（见图7）有很多便利之处，因为它允许轴组件作轴向移动。这种轴向移动发生在工作期间，因为容器12要随其内温度及压力的增加而膨胀。

轴组件与齿轮箱30中的变速器是套装关系;即主轴94与变速器中的传动齿轮是套装关系。如图7清楚所示，变速器的输出轴120向上延伸，穿过齿轮箱的顶盖32，穿过带油封124的法量122。油封124含有注入变速器的油，输出轴126和一齿式联轴器140相联接。这个联轴器就作为刚性半联轴器128来用，借助于与输出轴126的顶部的压配合关系，刚性半联轴器被联接起来。刚性半联轴器用螺栓与挠性半联轴器130联接，挠性半联轴器130具有花键132，花键132与套筒136上的齿轮齿啮合，套筒136与主轴94的上端部相联。这样一来，主轴94和整个轴组件就能沿轴线100上下移动相当大的距离。当容器由于其内产生的温度和压力而膨胀时，这一运动就使轴组件能够移动，并且允许轴组件为更换密封件而被提升，就如下面将要解释的那样。

齿轮箱30的面顶板32上面的护罩138封住了可轴向移动的齿式联轴器140。外护罩142与由机座36底部延伸的部分相联接，以保护挠性联轴器92。联轴器92把混合器的载荷隔开，特别是隔开所有的弯曲力矩，该弯曲力矩的传递是经过浮动轴承96、主轴94到达变速器。出于抑制噪音的目的，其它的挠性密封件可环绕主轴配置在罩子142的顶部。

销148用于使轴承件和机座对准。如图1所示，变速器、容器10中的开口70全都排列成一条线，所有部件都和混合器轴组件的轴线同轴，该轴线就是混合器轴及叶轮24的旋转轴线（见图1）。

如上面所指出的，仅有小部分载荷由容器的顶端部所承受。混合器装置产生的载荷的大部分（超过70%）是由容器10的边壁来承受的，而边壁处的截面弹性模量是最高的。这是通过采用支承脚（或柱）160、162、164、166来实现的。这些柱子从机座36的底部伸出并与底座16垂直。柱160～166是筒状元件，它具有凸缘168，凸缘168和工字梁42及44的凸缘用螺栓联接（分别对应于支承脚160及162，见图8B），以及经下拼接板58和横梁50的腹板联接（见图8A）。

混合器组件产生的载荷，通过有效的三点（相隔120°）接头，被均匀地分布在容器10的边壁上。如图2所示，两个支脚彼此紧密相邻而且靠近机座部件的主体件40的左端头。位于横梁50的端头的其它支承脚，基本上位于容器10的圆周上120℃点处（介于支承脚162和164之间的部位）。在支承脚160～166的底部，有用于和垫块170、172、174、176联接（用螺栓）的凸缘。这些垫块相对机座36的主体部件的中心线50对称地设置。它们基本上沿容器边壁的圆周相隔120°设置（考虑到凸缘170和172是沿容器10的边壁和中心线52的交会处设置的）。由混合器装置的重量及混合器轴上的扭转力产生的载荷被均匀地分布在边壁上，而且这以后朝下传递给底座。

为了实现和支承脚160～166的联接，每个垫块170～176上都采用了焊接件，该焊接件由带凸缘的圆筒形零件178和角撑板180组成，零件178具有和支承脚160～166的下端部的凸缘联接（用螺栓）用的凸缘。斜撑件182、184、186和188联接在支承脚和主体部件的梁42及44之间，以及支承脚和横梁之间，在结构上进一步加强了对横向和扭转载荷的支承能力，并为这些载荷经由支承脚160～166传至底座提供了方便。

参见图6，它显示了两个液压缸190及192。这些油缸用销轴铰接头与支承部件62的顶板76及支杆194相联接，支杆194是从密封组件80的顶板196的每一边向外延伸的，为了更换密封盒84，卸去齿式联轴器护罩138（见图7）并移去齿式半联轴器130及128，以松开主轴94及整个轴组件。螺栓198被卸去。液压缸进行拉入动作。这就提升了整个叶轮轴组件。法量式联轴器88被拉升至垫块65的上方。一支持板（图中未表示）架在开口70上后附接在联轴器88上，以便在更换密封件期间支住轴20。在卸去联轴器90和浮动 轴承96的螺栓后主轴94及轴伸82就可被提升。然后密封盒84就可被移开及更换。然后液压缸190及192进行降下动作，而各部件按图6所示的位置重新组装起来。

通过前面的描述，很显然地提供了改进的混合器装置，它具有一种支承结构，因混合器装置的独立部件使它们在保养上快捷容易，而且便于维护，特别是便于更换密封件，因此使重型、大型混合器部件的安装得以实现。该支承结构也保证了刚性的、牢固的支承，可防止摇晃和振动诱发的其它效应。当需要抑制噪音时，可在机座36的主体部件顶部上面设置一个如图1中用虚线200标志的盒子，罩住电机联轴器和变速器。这个盒子可带吸音衬（诸如铅）及孔壁，以提供能抑制噪音的消音结构或类似的东西。

此处描述的系统中的其它变化和改进，均在本发明的范围之内，前面的描述将只作为示例之用而没有限制意义。

Claims (14)

1、一种被一支承结构支承在一容器上的混合器装置，该装置包括有叶轮，该叶轮与一叶轮轴联接，电机通过变速器来驱动叶轮轴，变速器的载荷作用在容器上；容器具有边壁、放置在底座上的底部和顶端部；在该容器内物料被所说的叶轮混合；装置的载荷比所说的容器的顶端部在无振动时所能承受的载荷大；当混合器装置完全支承在所说的顶端部时，在混合所说的物料期间，振动可引起混合器装置摇晃和引致容器的灾难性损坏；所说的支承结构含有一机座，所说的电机和变速器就设置在它上面，所说的混合器轴从机座延伸入所说的容器内，并且所说的叶轮设置在所述容器内；若干根柱子以和叶轮从所说的机座向下延伸的相同方向，垂直地延伸到几个位置，这几个位置彼此间隔地沿所说的容器的所说的边壁圆周分布；而所说的支承脚具有端头，和所说的容器的所说的壁相联接，以通过所说的边壁把所说的载荷分布在所说的底座上。

2、根据权利要求1的装置，其特征在于所说的几个位置沿所说的容器的圆周相隔大约120°分布;

3、根据权利要求1的装置，其特征在于所说的机座有一纵向主体件和一横梁部件;该主体件有两个相对的端头，该横梁部件和所说的主体件垂直相交，又在所说的两个端头中的一个端邻近与之联接;所说的柱子以悬垂的关系和所说的横梁联接，同时接点位置在所说的主体件的两相对侧;所说的柱子和所说的主体件在所说的两相对端头的另一端头邻近以悬垂的关系相联接。

4、根据权利要求3的装置，其特征在于第一对柱子相对于所说的主体部件横向地彼此间隔分布，邻近所说的主体部件的所说的两个相对端头中所说的另一个端头;第二对柱子彼此间隔分布，每一柱子靠近所说的横梁部件的相对端头。

5、根据权利要求3的装置，其特征在于所说的电机和变速器被设置在所说的主体部件上。

6、根据权利要求4的装置，其特征在于，在每一根所说的第一对柱子和所说的主体件之间设置有斜撑杆。

7、根据权利要求4的装置，其特征在于，在每一根所说的第二对柱子和所说的主体件之间，设置有延伸的垂直相交的撑杆。

8、根据权利要求5的装置，其特征在于所说的容器有一个带一开口的顶端部，开口构成进入所说的容器的入口，所说的叶轮轴具有一延伸部分（轴伸），它从所说的叶轮轴向上延伸，所说的延伸部分构成一般轴，所说的延伸部分和所说的主轴沿同一轴线配置，所说的轴线延伸至所说的变速器，使所说的主轴和是驱动关系的变速器相联接，以使所说的主轴相对于所说的变速器能伸缩地移动的装置。

9、根据权利要求8的装置，其特征在于所说的联接意味着有一个配置在所说的变速器上面的齿式联轴器，并与所说的主轴同轴，而所说的主轴与所说的齿式联轴器相联接。

10、根据权利要求8的装置，其特征在于所说的顶端部有一轴承部件，所说的轴伸配置在所说的轴承部件之中，所说的轴承部件有一顶板和一底部，在所说的顶端部、环绕所说的开口处为所说的轴承部件提供了一支持件，一密封装置在所说的轴承部件的所说的底部，密封装置与所说的轴伸有装配关系，使所说的密封装置和所说的轴承部件的所说的顶板之间联接的装置，使在提升密封装置时能使密封件在其中更换。

11、根据权利要求10的装置，其特征在于所说的提升装置包含一对液压缸。

12、根据权利要求10的装置，其特征在于还括一轴承零件，与所说的轴承部件的所说的顶部相联接，在该处所说的轴伸构成轴颈，所说的轴承零件和所说的轴伸相联接并可同时沿轴向移动。

13、根据权利要求9的装置，其特征在于在所说的主轴和轴伸之间有一找性的、浮动的联轴器。

14、根据权利要求5的装置，其特征在于在所说的主体部件上装设有噪音抑制装置，用于抑制由所说的电机、变速器及联轴器及其间联接部分所产生的噪音。

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