RU109010U1

RU109010U1 - MIXER

Info

Publication number: RU109010U1
Application number: RU2011118806/05U
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Голованчиков; Наталия Александровна Дулькина; Юлия Валерьевна Аристова; Юлия Олеговна Ужва; Елена Ивановна Протасова
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2011-10-10

Abstract

Смеситель, содержащий корпус, центральную быстроходную мешалку, закрепленную на валу привода, тихоходную мешалку, снабженную поплавком, выполненным в виде тора, жестко закрепленным в верхней ее части, и установленную соосно корпусу, и гидромуфту, ведомая полумуфта которой закреплена на лопастях тихоходной мешалки, отличающийся тем, что ведомая полумуфта выполнена в виде цилиндрического патрубка, установленного осесимметрично с валом, при этом отношение внутреннего диаметра патрубка к диаметру вала составляет ! ! где D и d - соответственно внутренний диаметр патрубка и диаметр вала. A mixer comprising a housing, a central high-speed mixer mounted on the drive shaft, a slow-moving mixer equipped with a torus made in the form of a torus, rigidly fixed in its upper part, and mounted coaxially to the housing, and a hydraulic coupling, the driven coupling half of which is mounted on the blades of a low-speed mixer, characterized the fact that the driven coupling half is made in the form of a cylindrical nozzle mounted axisymmetrically with the shaft, while the ratio of the inner diameter of the nozzle to the diameter of the shaft is! ! where D and d are respectively the inner diameter of the nozzle and the diameter of the shaft.

Description

Смеситель относится к устройствам для перемешивания материалов и может найти применение в химической, нефтехимической, биохимической, фармакологической, горноперерабатывающей и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах очистки сточных вод и дисперсных жидких систем.The mixer belongs to devices for mixing materials and can be used in chemical, petrochemical, biochemical, pharmacological, mining and other industries, as well as in environmental processes of wastewater and dispersed liquid systems.

Известна конструкция перемешивающего устройства, состоящая из комбинации быстроходной и тихоходной мешалок, закрепленных на соосных валах, быстроходном и тихоходном соответственно. Каждый из валов получает вращение от своего привода (Стренк Ф., «Перемешивание и аппараты с мешалками» Л. - Химия, 1975, стр.64).A known design of a mixing device, consisting of a combination of high-speed and low-speed mixers, mounted on coaxial shafts, high-speed and low-speed, respectively. Each of the shafts receives rotation from its drive (Strenk F., “Stirring and apparatuses with stirrers” L. - Chemistry, 1975, p. 64).

К причинам, препятствующим достижение заданного технического результата, относится сложность конструкции, связанная с необходимостью установки двух соосных валов и двух приводов.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the design complexity associated with the need to install two coaxial shafts and two drives.

Известен смеситель, содержащий корпус, центральную быстроходную мешалку, закрепленную на валу привода, тихоходную мешалку и гидромуфту, ведущая полумуфта которой закреплена на центральном валу, а ведомая на лопастях тихоходной мешалки, при этом тихоходная мешалка снабжена поплавком, выполненным в виде тора, жестко закрепленным в верхней ее части, а на внутренней стороне лопастей тихоходной мешалки в зоне вращения быстроходной мешалки дополнительно жестко закреплены лопатки под углом 40-50° к плоскости лопастей тихоходной мешалки. (Патент на полезную модель №102428 РФ, В01F 13/00, В01F 7/18, 2009).A known mixer comprising a housing, a central high-speed mixer mounted on the drive shaft, a low-speed mixer and a fluid coupling, the leading coupling of which is mounted on the central shaft, and driven on the blades of a low-speed mixer, while the low-speed mixer is equipped with a float made in the form of a torus, is rigidly fixed to its upper part, and on the inner side of the blades of the slow-moving mixer in the zone of rotation of the high-speed mixer, the blades are additionally rigidly fixed at an angle of 40-50 ° to the plane of the blades of the slow-moving mixer. (Utility Model Patent No. 102428 of the Russian Federation, B01F 13/00, B01F 7/18, 2009).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность конструкции, связанная с необходимостью установки в зоне вращения быстроходной мешалки лопаток на внутренней стороне тихоходной мешалки под углом 40-50° к плоскости лопастей тихоходной мешалки, а также установка ведущей полумуфты на валу быстроходной мешалки.The reasons that impede the achievement of the desired technical result include the design complexity associated with the need to install blades in the rotation zone of the high-speed mixer on the inside of the low-speed mixer at an angle of 40-50 ° to the plane of the low-speed mixer blades, as well as the installation of the leading coupling half on the shaft of the high-speed mixer.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявленному объекту и принятому за прототип является смеситель для растворов и суспензий, содержащий корпус, центральную быстроходную мешалку, закрепленную на валу привода, тихоходную мешалку и гидромуфту, ведущая полумуфта которой закреплена на центральном валу, а ведомая - на лопастях тихоходной мешалки, при этом тихоходная мешалка снабжена поплавком, выполненным в виде тора, жестко закрепленным в верхней ее части, и установлена соосно корпусу. (Авт. св. СССР №697167, В01F 13/00; В01F 7/18, 1979).The closest technical solution for the totality of features to the claimed object and adopted as a prototype is a mixer for solutions and suspensions, containing a housing, a central high-speed mixer mounted on the drive shaft, a low-speed mixer and a fluid coupling, the leading coupling of which is mounted on the central shaft, and the driven one - on the blades of a slow-moving mixer, while the slow-moving mixer is equipped with a float made in the form of a torus, rigidly fixed in its upper part, and mounted coaxially to the housing. (Aut. St. USSR No. 697167, B01F 13/00; B01F 7/18, 1979).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность конструкции гидромуфты, связанная с установкой на быстроходном валу ведущей полумуфты в виде диска, а также сложностью регулирования гидромуфтой типа диск - диск числа оборотов тихоходной мешалки изменением уровня жидкости в аппарате.The reasons that impede the achievement of the desired technical result include the complexity of the design of the fluid coupling associated with the installation of a drive coupling half in the form of a disk on the high-speed shaft, as well as the difficulty of controlling the hydraulic coupling of the disk-disk type of the speed of the low-speed mixer by changing the liquid level in the apparatus.

Техническим решением предлагаемого смесителя является упрощение его конструкции и эксплуатации.The technical solution of the proposed mixer is to simplify its design and operation.

Поставленный технический результат достигается тем, что в смесителе, содержащем корпус, центральную быстроходную мешалку, закрепленную на валу привода, тихоходную мешалку, снабженную поплавком, выполненным в виде тора, жестко закрепленным в верхней ее части, и установленную соосно корпусу, и гидромуфту, ведомая полумуфта которой закреплена на лопастях тихоходной мешалки, при этом ведомая полумуфта выполнена в виде цилиндрического патрубка, установленного осесимметрично с валом, а отношение внутреннего диаметра патрубка к диаметру вала составляетThe technical result is achieved by the fact that in the mixer containing the housing, a central high-speed mixer mounted on the drive shaft, a low-speed mixer equipped with a float made in the form of a torus, rigidly fixed in its upper part, and mounted coaxially to the housing, and a fluid coupling driven by the coupling half which is mounted on the blades of a slow-moving mixer, while the driven coupling half is made in the form of a cylindrical nozzle mounted axisymmetrically with the shaft, and the ratio of the inner diameter of the nozzle to the diameter of the shaft is

где D и d - соответственно внутренний диаметр патрубка и диаметр вала.where D and d are respectively the inner diameter of the nozzle and the diameter of the shaft.

Выполнение ведомой муфты в виде цилиндрического патрубка, установленного осесимметрично с валом, позволяет использовать сам вал в качестве ведущей полумуфты, то есть отказаться от установки на валу специальной конструкции этой полумуфты, как например, диска, используемого в прототипе, что упрощает конструкцию мешалки, а осесимметричная установка цилиндрического патрубка позволяет передавать крутящий момент от вала к тихоходной мешалке без взаимного трения поверхностей вала и цилиндрического патрубка. Уменьшение соотношения внутреннего диаметра патрубка и диаметра вала ниже указанного пределаThe implementation of the driven coupling in the form of a cylindrical nozzle mounted axisymmetrically with the shaft allows the shaft itself to be used as the leading coupling half, that is, to refuse to install on the shaft the special design of this coupling half, such as the disk used in the prototype, which simplifies the design of the mixer, and axisymmetric the installation of a cylindrical pipe allows you to transmit torque from the shaft to a low-speed mixer without mutual friction of the surfaces of the shaft and the cylindrical pipe. Reducing the ratio of the inner diameter of the pipe to the diameter of the shaft below the specified limit

также может привести к периодическому взаимному трению поверхностей вала и патрубка из-за раскачивания тихоходной мешалки, особенно в смесителях малого объема, где кольцевой зазор между внутренней поверхностью патрубка и диаметром вала становится минимальным.can also lead to periodic mutual friction of the surfaces of the shaft and the nozzle due to the sway of the low-speed mixer, especially in small volume mixers, where the annular gap between the inner surface of the nozzle and the diameter of the shaft becomes minimal.

Увеличение соотношения внутреннего диаметра патрубка и диаметра вала выше указанного пределаThe increase in the ratio of the inner diameter of the nozzle and the diameter of the shaft above the specified limit

приводит к резкому уменьшению крутящего момента, передаваемого от вала к тихоходной мешалке и снижению ее числа оборотов.leads to a sharp decrease in the torque transmitted from the shaft to the low-speed mixer and a decrease in its speed.

Так как в предлагаемой конструкции смесителя с гидромуфтой типа «цилиндр-цилиндр» крутящий момент, передаваемый от быстроходного вала к тихоходной мешалке зависит в прямой степени от вязкости перемешиваемой среды и длины патрубка и в обратной степени от величины кольцевого зазора δ,Since in the proposed design of the mixer with a hydraulic coupling of the cylinder-to-cylinder type, the torque transmitted from the high-speed shaft to the low-speed mixer depends directly on the viscosity of the medium being mixed and the length of the pipe and inversely on the size of the annular gap δ,

где δ=(D-d)/2where δ = (D-d) / 2

то длину l и внутренний диаметр патрубка D можно регулировать, а значит, подобрать необходимое число оборотов тихоходной мешалки, что также значительно упрощает не только конструкцию, но и эксплуатацию смесителя, легко переналаживая его с одной перемешиваемой жидкости на другую.then the length l and the inner diameter of the nozzle D can be adjusted, which means that the required number of revolutions of the low-speed mixer can be selected, which also greatly simplifies not only the design but also the operation of the mixer, easily changing it from one mixed liquid to another.

На фиг. представлена схема предлагаемой конструкции смесителя.In FIG. The scheme of the proposed mixer design is presented.

Смеситель содержит пропеллерную или турбинную мешалку 1 для центрального быстрого перемешивания, закрепленную на валу 2 привода (на фиг. не показан) и рамную или якорную мешалку 3, установленную соосно с валом 2 в корпусе 4 для периферийного медленного перемешивания, к лопастям которой прикреплен поплавок 5, выполняющий роль опоры тихоходной мешалки и выполненный, например, в виде пустотелого тора, и ведомая полумуфта, выполненная в виде цилиндрического патрубка 6 длиной l, установленного осесимметрично с валом 2, при этом отношение внутреннего диаметра патрубка 6 к диаметру вала 2 подчиняется соотношению (1).The mixer contains a propeller or turbine mixer 1 for central rapid mixing, mounted on the drive shaft 2 (not shown in Fig.) And a frame or anchor mixer 3, mounted coaxially with the shaft 2 in the housing 4 for peripheral slow mixing, to the blades of which the float 5 is attached acting as a support for a low-speed mixer and made, for example, in the form of a hollow torus, and a driven coupling half, made in the form of a cylindrical pipe 6 of length l, mounted axially symmetrically with the shaft 2, while the ratio is internal 6 of the nozzle diameter and the shaft diameter 2 obeys the relation (1).

Смеситель работает следующим образом. Вал 2 с быстроходной мешалкой 1, создающей зону перемешивания в центральной части корпуса 4, вращается от привода с числом оборотов n₁. Крутящий момент к тихоходной мешалке 3, создающей зону перемешивания в периферийной части корпуса 4 и вращающейся с числом оборотов n₂<n₁ передается через кольцевой зазор δ между внутренней поверхностью патрубка 6 и поверхностью вала 2, образующих гидромуфту типа "цилиндр-цилиндр" и использующей в качестве рабочей жидкости саму перемешивающую жидкость: раствор, суспензию или эмульсию.The mixer operates as follows. The shaft 2 with a high-speed mixer 1, which creates a mixing zone in the central part of the housing 4, rotates from the drive with a speed of n ₁ . The torque to the low-speed mixer 3, which creates a mixing zone in the peripheral part of the housing 4 and rotates with a speed of n ₂ <n _1, is transmitted through the annular gap δ between the inner surface of the pipe 6 and the surface of the shaft 2, forming a cylinder-to-cylinder coupling and using as the working fluid, the mixing fluid itself: a solution, suspension or emulsion.

Так как поплавок 5 находится на поверхности перемешиваемой жидкости, то патрубок 6 постоянно в нее погружен на всей длине l и колебания уровня жидкости не влияют на передаваемый крутящий момент от вала 2 к тихоходной мешалке 3.Since the float 5 is located on the surface of the mixed fluid, the nozzle 6 is constantly immersed in it over the entire length l and fluctuations in the fluid level do not affect the transmitted torque from the shaft 2 to the low-speed mixer 3.

Изменение крутящего момента и числа оборотов тихоходной мешалки n₂ можно производить, варьируя длину l патрубка 6 и величину кольцевого зазора δ между этим патрубком и валом 2 в пределах указанного соотношения (1).Changing the torque and speed of the low-speed mixer n ₂ can be done by varying the length l of the pipe 6 and the size of the annular gap δ between this pipe and the shaft 2 within the specified ratio (1).

Для высоковязких жидкостей в смесителях большого объема чтобы увеличить скорость вращения n₂ тихоходной мешалки 3, необходимо увеличить длину l и уменьшить кольцевой зазор δ=D-d, что вызовет увеличение крутящего момента, передаваемого к лопастям тихоходной мешалки.For highly viscous liquids in large volume mixers, in order to increase the rotation speed n _{2 of the} low-speed mixer 3, it is necessary to increase the length l and reduce the annular gap δ = Dd, which will cause an increase in the torque transmitted to the slow-moving mixer blades.

Для маловязких жидкостей в смесителях среднего и малого объемов для снижения числа оборотов n₂ тихоходной мешалки 3 необходимо уменьшить длину l и увеличить кольцевой зазор δ, что вызовет снижение крутящего момента, передаваемого к лопастям тихоходной мешалки.For low-viscosity liquids in mixers of medium and small volumes, to reduce the number of revolutions n _{2 of the} low-speed mixer 3, it is necessary to reduce the length l and increase the annular gap δ, which will cause a decrease in the torque transmitted to the blades of the low-speed mixer.

Предлагаемая конструкция смесителя позволяет отказаться от установки специальной конструкции ведущей полумуфты на валу и использовать сам вал в качестве такой полумуфты, а сам переход на гидромуфту типа "цилиндр-цилиндр" с осесимметричной установкой в качестве ведомой полумуфты патрубка 6 с соотношением внутреннего диаметра к диаметру вала, удовлетворяющим условию (1), позволяет, изменяя длину этого патрубка и кольцевой зазор между поверхностями патрубка и вала, регулировать число оборотов тихоходной мешалки в зависимости от вязкости и объема перемешиваемой жидкости.The proposed design of the mixer allows you to abandon the installation of a special design of the leading coupling half on the shaft and use the shaft as such a coupling half, and the transition to a hydraulic coupling of the cylinder-to-cylinder type with an axisymmetric installation as a driven coupling half of the nozzle 6 with a ratio of the inner diameter to the diameter of the shaft, satisfying condition (1), allows, by changing the length of this nozzle and the annular gap between the surfaces of the nozzle and shaft, to adjust the speed of the low-speed mixer depending on the viscosity volume stirred liquid.

Таким образом упрощается конструкция смесителя, его эксплуатация и возможность переналадки с переходом от перемешивания одной жидкости к другой и проводить технологический процесс в оптимальных условиях.This simplifies the design of the mixer, its operation and the possibility of readjustment with the transition from mixing one liquid to another and to carry out the process in optimal conditions.

Claims

A mixer comprising a housing, a central high-speed mixer mounted on the drive shaft, a slow-moving mixer equipped with a torus made in the form of a torus, rigidly fixed in its upper part, and mounted coaxially to the housing, and a hydraulic coupling, the driven coupling half of which is mounted on the blades of a low-speed mixer, characterized the fact that the driven coupling half is made in the form of a cylindrical nozzle mounted axisymmetrically with the shaft, while the ratio of the inner diameter of the nozzle to the diameter of the shaft is

where D and d are respectively the inner diameter of the nozzle and the diameter of the shaft.