RU141483U1

RU141483U1 - MIXER

Info

Publication number: RU141483U1
Application number: RU2014100138/05U
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Голованчиков; Наталия Александровна Дулькина; Наталия Николаевна Дикарева; Наталья Сергеевна Потапова; Екатерина Владимировна Серегина; Наталья Владимировна Грачева
Priority date: 2014-01-09
Filing date: 2014-01-09
Publication date: 2014-06-10

Abstract

Смеситель, содержащий корпус, центральную быстроходную мешалку, закрепленную на валу привода, тихоходную мешалку и гидромуфту с ведущей полумуфтой, жестко закрепленной на валу, и ведомой полумуфтой, закрепленной на лопастях тихоходной мешалки и установленной осесимметрично с валом, отличающийся тем, что ведомая полумуфта снабжена гильзой с подшипником, закрепленным на валу, а ведомая и ведущая полумуфты представляют собой сегменты полого цилиндра.A mixer comprising a housing, a central high-speed mixer mounted on the drive shaft, a low-speed mixer and a hydraulic coupling with a driving coupling rigidly mounted on the shaft and a driven coupling half mounted on the blades of a slow-moving mixer and mounted axisymmetrically with the shaft, characterized in that the driven coupling half is equipped with a sleeve with a bearing mounted on the shaft, and the driven and driving coupling halves are segments of a hollow cylinder.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к комбинированным механическим мешалкам для перемешивания высоковязких ньютоновских и неньютоновских растворов, расплавов, суспензий, эмульсий и может найти применение в химической, нефтехимической, фармакологической, биохимической, горнодобывающей и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах очистки промышленных и хозбытовых стоков.The proposed technical solution relates to combined mechanical mixers for mixing highly viscous Newtonian and non-Newtonian solutions, melts, suspensions, emulsions and can be used in chemical, petrochemical, pharmacological, biochemical, mining and other industries, as well as in environmental processes for the treatment of industrial and household wastewater .

Известно перемешивающее устройство, состоящее 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, с. 64).Known 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 достижению заданного технического результата, относится недостаточная эффективность перемешивания, особенно высоковязких ньютоновских и неньютоновских жидкостей из-за постоянной скорости вращения тихоходной мешалки.The reasons that impede the achievement of a given technical result include insufficient mixing efficiency, especially of high viscosity Newtonian and non-Newtonian liquids due to the constant speed of rotation of a low-speed mixer.

Известен 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 гидромуфты, 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 составляетA known mixer comprising a housing, a central high-speed mixer, mounted on the drive shaft, 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 of the hydraulic coupling, the driven coupling half of which is mounted on the blades of a low-speed mixer, 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 (патент на полезную модель РФ №109010, B01F 7/16, 2011).where D and d are, respectively, the inner diameter of the nozzle and the diameter of the shaft (patent for utility model of the Russian Federation No. 109010, B01F 7/16, 2011).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная эффективность перемешивания высоковязких ньютоновских и неньютоновских жидкостей в зоне работы тихоходной мешалки из-за постоянной скорости ее вращения без ускорений и торможений.The reasons that impede the achievement of a given technical result include insufficient mixing efficiency of high-viscosity Newtonian and non-Newtonian fluids in the zone of operation of a low-speed mixer due to the constant speed of its rotation without acceleration and braking.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков и принятым за прототип является 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 с ведомой полумуфтой, выполненной в виде патрубка, который закреплен на лопастях тихоходной мешалки и установлен осесимметрично с валом, причем на валу жестко закреплена ведущая полумуфта, при этом ведущая полумуфта и отверстие в патрубке имеют овальную форму, а отношение длины малой оси овала в отверстии патрубка к длине большой оси овала ведущей полумуфты составляет:The closest technical solution for the totality of features and adopted for the prototype is a mixer comprising a 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 with a driven coupling half, made in the form of a pipe, which is mounted on the blades of a low-speed mixer and mounted axisymmetrically with the shaft, and the drive coupling half is rigidly fixed to the shaft, while the traveling half-coupling and the hole in the nozzle are oval, and the ratio of the length of the small axis of the oval in the hole of the pipe to the length of the major axis of the oval of the leading coupling is:

где L и l - соответственно длины малой оси овала в отверстии патрубка и большой оси овала ведущей полумуфты (патент на полезную модель РФ №119640, B01F 7/16, 2012).where L and l are, respectively, the length of the small axis of the oval in the bore of the nozzle and the major axis of the oval of the leading coupling half (patent for a utility model of the Russian Federation No. 119640, B01F 7/16, 2012).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная интенсивность перемешивания жидкостей в зоне работы тихоходной мешалки, особенно высоковязких и неньютоновских растворов, расплавов, суспензий или эмульсий из-за ограничений по размерам осей, описанных в соотношении (1). Кроме того овальная форма осей не позволяет резко изменять скорость вращения тихоходной мешалки, что также снижает эффективность перемешивания в зоне работы тихоходной мешалки.The reasons that impede the achievement of the desired technical result include the insufficient intensity of mixing of liquids in the zone of operation of a slow-moving mixer, especially high-viscosity and non-Newtonian solutions, melts, suspensions, or emulsions due to the axle size limitations described in relation (1). In addition, the oval shape of the axes does not allow a sharp change in the speed of rotation of the low-speed mixer, which also reduces the efficiency of mixing in the zone of operation of the low-speed mixer.

Задачей предлагаемой конструкции смесителя является возможность резких изменений скорости вращения тихоходной мешалки.The objective of the proposed mixer design is the possibility of sudden changes in the speed of rotation of a low-speed mixer.

Техническим результатом предлагаемой конструкции является увеличение эффективности процесса перемешивания высоковязких и неньютоновских жидкостей в зоне работы тихоходной мешалки.The technical result of the proposed design is to increase the efficiency of the process of mixing highly viscous and non-Newtonian fluids in the zone of operation of a low-speed mixer.

Поставленный технический результат достигается тем, что в смесителе, содержащем корпус, центральную быстроходную мешалку и гидромуфту с ведущей полумуфтой, жестко закрепленной на валу, и ведомой полумуфтой, закрепленной на лопастях тихоходной мешалки и установленной осесимметрично с валом, при этом ведомая полумуфта снабжена гильзой с подшипником, закрепленным на валу, а ведомая и ведущая полумуфты представляют собой сегменты полого цилиндра.The technical result achieved is achieved by the fact that in the mixer comprising a housing, a central high-speed mixer and a fluid coupling with a driving coupling rigidly mounted on the shaft and a driven coupling half mounted on the blades of a low-speed mixer and mounted axisymmetrically with the shaft, while the driven coupling coupling is equipped with a sleeve with a bearing mounted on the shaft, and the driven and driving coupling halves are segments of a hollow cylinder.

Снабжение ведомой полумуфты гильзой с подшипником, закрепленным на валу, исключает раскачивание тихоходной мешалки при резком изменении скорости ее вращения, что предотвращает удары лопастей о стенку корпуса, а также удары ведомой полумуфты и ведущей полумуфты друг о друга и приводит к увеличению эффективности перемешивания жидкости в зоне работы тихоходной мешалки.The supply of the driven coupling half with a sleeve mounted on the shaft eliminates the sway of the slow-moving mixer with a sharp change in its rotation speed, which prevents the blades from hitting the housing wall, as well as the impact of the driven coupling half and the driving coupling half against each other and increasing the mixing efficiency of the fluid in the zone low-speed mixer work.

Выполнение ведомой полумуфты и ведущей полумуфты в виде сегментов полого цилиндра приводит к резкому изменению скорости вращения тихоходной мешалки в течение одного оборота вала, так как рабочий зазор между сегментом полого цилиндра ведущей полумуфты и сегментом полого цилиндра ведомой полумуфты меняется от минимального, равного разнице радиусов этих сегментов полых цилиндров до максимального, равного разнице радиусов сегмента полого цилиндра ведущей полумуфты и вала. Так как крутящий момент и, соответственно, скорость вращения тихоходной мешалки уменьшаются с ростом кольцевого зазора между сегментами полых цилиндров гидромуфты, то когда эти сегменты ведомой и ведущей полумуфт находятся друг против друга с минимальным зазором скорость вращения тихоходной мешалки резко возрастает, а когда сегменты полых цилиндров ведомой и ведущей полумуфты развернуты относительно друг друга на 180°, скорость вращения тихоходной мешалки резко снижается. Такое вращение тихоходной мешалки с рывками интенсифицирует процесс перемешивания в зоне работы тихоходной мешалки у стенки корпуса, уменьшает застойные области, то есть увеличивает эффективность перемешивания, особенно высоковязких и неньютоновских жидкостей.The execution of the driven half coupling and the leading half coupling in the form of segments of a hollow cylinder leads to a sharp change in the speed of rotation of the low-speed mixer during one revolution of the shaft, since the working gap between the segment of the hollow cylinder of the driving half coupling and the segment of the hollow cylinder of the driven half coupling varies from a minimum equal to the difference in the radii of these segments hollow cylinders to the maximum equal to the difference between the radii of the segment of the hollow cylinder of the leading coupling half and the shaft. Since the torque and, accordingly, the speed of rotation of the slow-moving mixer decrease with increasing annular gap between the segments of the hollow cylinders of the hydraulic coupling, when these segments of the driven and driving coupling halves are opposite each other with a minimum clearance, the speed of rotation of the slow-moving mixer increases sharply, and when the segments of the hollow cylinders driven and leading coupling halves are rotated relative to each other by 180 °, the speed of rotation of the low-speed mixer is sharply reduced. Such rotation of a slow-moving mixer with jerks intensifies the mixing process in the zone of operation of a slow-moving mixer near the housing wall, reduces stagnant regions, that is, increases the mixing efficiency, especially of high-viscosity and non-Newtonian fluids.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемой конструкции смесителя, на фиг. 2 - поперечное сечение A-A в зоне установки гидромуфты.In FIG. 1 shows a General view of the proposed design of the mixer, in FIG. 2 - cross section A-A in the area of installation of the fluid coupling.

Смеситель состоит из быстроходной мешалки 1, закрепленной на валу 2 привода, тихоходной мешалки 3, установленных соосно корпусу 4. На валу 2 закреплена ведущая полу муфта 5, выполненная в виде сегмента полого цилиндра. На лопастях тихоходной мешалки 3 закреплена ведомая полумуфта 6, снабженная гильзой 7 с подшипником 8, закрепленным на валу 2. Сама ведомая полумуфта 6 выполнена в виде сегмента полого цилиндра, установленного в зоне взаимодействия с ведущей полумуфтой 5.The mixer consists of a high-speed mixer 1, mounted on the shaft 2 of the drive, low-speed mixer 3, mounted coaxially to the housing 4. On the shaft 2 is fixed leading the floor coupling 5, made in the form of a segment of a hollow cylinder. A driven half-coupling 6 is mounted on the blades of a low-speed mixer 3, equipped with a sleeve 7 with a bearing 8 mounted on the shaft 2. The driven half-coupling 6 itself is made in the form of a segment of a hollow cylinder mounted in the zone of interaction with the leading coupling half 5.

Смеситель работает следующим образом. В корпус 4 заливают перемешиваемую жидкость. От привода передается вращение на вал 2 быстроходной мешалки 1 с числом оборотов n₁. Перемешиваемая жидкость, находящаяся в зазоре между рабочими поверхностями сегментов полых цилиндров ведущей 5 и ведомой 6 полумуфт передает крутящий момент от вала 2 к лопастям тихоходной мешалки 3. Так как при вращении обеих мешалок: быстроходной 1 и тихоходной 3, кольцевой зазор между рабочими поверхностями сегментов полых цилиндров ведущей 5 и ведомой 6 полумуфт непрерывно изменяется от наибольшего (показан на фиг. 1 и 2) до наименьшего, то резко изменяется и число оборотов тихоходной мешалки п₂.The mixer operates as follows. The mixed fluid is poured into the housing 4. From the drive, rotation is transmitted to the shaft 2 of the high-speed mixer 1 with a speed of n ₁ . The mixed fluid located in the gap between the working surfaces of the segments of the hollow cylinders of the leading 5 and the driven 6 coupling halves transmits torque from the shaft 2 to the blades of the low-speed mixer 3. Since when rotating both mixers: high-speed 1 and low-speed 3, the annular gap between the working surfaces of the hollow segments of the cylinders of the driving 5 and driven 6 half-couplings continuously changes from the largest (shown in Figs. 1 and 2) to the smallest, then the number of revolutions of the low-speed mixer n _{2 also} sharply changes.

Таким образом, за один оборот быстроходной мешалки 1, тихоходная мешалка 3, то резко снижая число оборотов n_2j, то резко их увеличивая, интенсифицирует процесс перемешивания в периферийной зоне у стенки корпуса 4, что приводит к повышению в целом эффективности перемешивания особенно высоковязких и неньютоновских жидкостей: растворов, расплавов, суспензий и эмульсий. Смеситель предлагаемой конструкции несложен в изготовлении и эксплуатации. Гильзу 7 для установки подшипника 8 с сегментом полого цилиндра ведомой полумуфты 6 и сегмент полого цилиндра ведущей полумуфты 5 можно изготовить из металла, полимера или резины и установить как на вновь проектируемые смесители, так и находящиеся в эксплуатации.Thus, in one revolution of the high-speed mixer 1, the slow-moving mixer 3, either drastically reducing the number of revolutions n _2j or increasing them sharply, intensifies the mixing process in the peripheral zone near the wall of the housing 4, which leads to an increase in the overall mixing efficiency of especially highly viscous and non-Newtonian ones liquids: solutions, melts, suspensions and emulsions. The mixer of the proposed design is simple to manufacture and operate. The sleeve 7 for mounting the bearing 8 with the segment of the hollow cylinder of the driven coupling half 6 and the segment of the hollow cylinder of the driving coupling half 5 can be made of metal, polymer or rubber and installed both on newly designed mixers and in operation.

Claims

A mixer comprising a housing, a central high-speed mixer mounted on the drive shaft, a low-speed mixer and a hydraulic coupling with a driving coupling rigidly mounted on the shaft and a driven coupling half mounted on the blades of a slow-moving mixer and mounted axisymmetrically with the shaft, characterized in that the driven coupling half is equipped with a sleeve with a bearing mounted on the shaft, and the driven and driving coupling halves are segments of a hollow cylinder.