RU152750U1

RU152750U1 - MIXER

Info

Publication number: RU152750U1
Application number: RU2015100372/05U
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Голованчиков; Наталия Александровна Дулькина; Анжелика Анатольевна Шагарова; Наталия Николаевна Дикарева; Наталья Сергеевна Потапова; Юлия Александровна Лыско
Priority date: 2015-01-12
Filing date: 2015-01-12
Publication date: 2015-06-20

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, при этом ведомая и ведущая полумуфты представляют собой сегменты полого цилиндра, а ведомая полумуфта снабжена гильзой с подшипником, закрепленным на валу, отличающийся тем, что вал в зоне смешения выполнен в виде пластины из упругого материала.A mixer comprising a housing, a central high-speed mixer mounted on the drive shaft, a low-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 the slow-moving mixer and mounted axisymmetrically with the shaft, while the driven and driving coupling halves are segments of the hollow cylinder, and the driven coupling half is provided with a sleeve with a bearing mounted on the shaft, characterized in that the shaft in the mixing zone is made in the form of a plate of elastic material.

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 .

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, с. 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 достижению заданного технического результата, относится недостаточная эффективность перемешивания, особенно высоковязких ньютоновских и неньютоновских жидкостей из-за постоянных скоростях вращения обеих мешалок.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 rotation speeds of both mixers.

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, и гидромуфту с ведомой полумуфтой, выполненной в виде патрубка, который закреплен на лопастях тихоходной мешалки и установлен осесимметрично с валом, при этом на валу жестко закреплена ведущая полумуфта, причем 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:A known mixer comprising a housing, a central high-speed mixer mounted on the drive shaft, a low-speed mixer equipped with a torus made in the form of a torus, rigidly fixed in its upper part, and mounted coaxially to the body, and a fluid coupling with a driven coupling half, made in the form of a pipe, which mounted on the blades of a low-speed mixer and mounted axisymmetrically with the shaft, while the drive coupling half is rigidly fixed to the shaft, the drive coupling half and the hole in the nozzle are oval in shape and the ratio of the length of the small oval hole in the pipe to the length of the major axis of the oval drive coupling part 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 ведущей и ведомой полумуфт не позволяет резко изменять скорость вращения тихоходной мешалки, что также снижает эффективность перемешивания в зоне работы тихоходной мешалки, а также не позволяет изменять скорость вращения центральной быстроходной 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 leading and driven coupling halves does not allow a sharp change in the speed of rotation of the low-speed mixer, which also reduces the mixing efficiency in the zone of operation of the low-speed mixer, and also does not allow changing the speed of rotation of the central high-speed mixer.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип является 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 лопостях 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 (патент на полезную модель №141483 РФ, B01F 7/16, 2014).The closest technical solution for the totality of features to the claimed object and adopted for the prototype is a mixer containing a housing, a central high-speed mixer mounted on the drive shaft, a low-speed mixer and a fluid coupling with a driving coupling rigidly mounted on the shaft, and a driven coupling half mounted on the low-speed blades the mixer and mounted axisymmetrically with the shaft, while the driven coupling half is provided with a sleeve with a bearing mounted on the shaft, and the driven and driving coupling halves are a segment s hollow cylinder (utility model patent №141483 RF, B01F 7/16, 2014).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная эффективность перемешивания особенно высоковязких ньютоновских и неньютоновских жидкостей в зоне работы быстроходной мешалки из-за постоянной скорости ее вращения.The reasons that impede the achievement of a given technical result include insufficient mixing efficiency of especially high-viscosity Newtonian and non-Newtonian fluids in the zone of operation of the high-speed mixer due to the constant speed of its rotation.

Техническим результатом предлагаемой конструкции является повышение эффективности процесса перемешивания за счет резких изменений скорости вращения центральной быстроходной мешалки, вызванных возникновением крутильных колебаний.The technical result of the proposed design is to increase the efficiency of the mixing process due to sudden changes in the speed of rotation of the central high-speed mixer, caused by the occurrence of torsional vibrations.

Поставленный технический результат достигается тем, что в смесителе, содержащем корпус, центральную быстроходную мешалку, закрепленную на валу привода, тихоходную мешалку и гидромуфту с ведущей полу муфтой, жестко закрепленной на валу, и ведомой полумуфтой закрепленной на лопастях тихоходной мешалки и установленной осесимметрично с валом, причем ведущая и ведомая полумуфта представляют собой сегменты полого цилиндра, а ведомая полумуфта снабжена гильзой с подшипником, при этом вал в зоне смешения выполнен в виде пластины из упругого материала.The 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 and a hydraulic coupling with a driving floor coupling rigidly mounted on the shaft, and a driven coupling half mounted on the blades of the low-speed mixer and mounted axisymmetrically with the shaft, moreover, the driving and driven coupling half are segments of a hollow cylinder, and the driven coupling coupling is equipped with a sleeve with a bearing, while the shaft in the mixing zone is made in the form of a plate of elastic m the material.

Выполнение вала в зоне смешения в виде пластины из упругого материала, выполняющей функцию торсионного амортизатора, обеспечивает крутильные колебания быстроходной мешалки, которые дополнительно тиксотропно разжижают высоковязкие неньютоновские жидкости, увеличивая тем самым эффективность их перемешивания на микроуровне.The implementation of the shaft in the mixing zone in the form of a plate of elastic material that acts as a torsion damper provides torsional vibrations of the high-speed mixer, which additionally thixotropically dilute highly viscous non-Newtonian fluids, thereby increasing the efficiency of their mixing at the micro level.

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

Смеситель состоит из быстроходной мешалки 1, закрепленной на валу 2, в зоне смешения представляющего собой пластину из упругого материала, выполняющую функцию торсионного амортизатора, привода (на чертеже не показан) и тихоходной мешалки 3, установленных соосно корпусу 4. На валу 2 закреплена ведущая полумуфта 5, выполненная в виде сегмента полого цилиндра. На лопастях тихоходной мешалки 3 закреплена ведомая полумуфта 6, снабженная гильзой 7 с подшипником 8, закрепленной 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, in the mixing zone, which is a plate of elastic material that acts as a torsion damper, a drive (not shown in the drawing) and a low-speed mixer 3, mounted coaxially to the housing 4. On the shaft 2 is mounted a leading coupling half 5, made in the form of a segment of a hollow cylinder. A driven half-coupling 6 is mounted on the blades of a slow-moving 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 передают 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 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 n₂.The mixer operates as follows. The mixed fluid is poured into the housing 4. The rotation is transmitted from the drive 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 driving 5 and driven 6 coupling halves transmits torque from the shaft 2 to the blades of the slow-moving mixer 3. Since when rotating both mixers: high-speed 1 and slow-moving 3, the annular gap between the working surfaces of the leading 5 and driven 6 coupling halves continuously changes from the largest (shown in Fig. 1 and 2) to the smallest, then the number of revolutions of the low-speed mixer n ₂ sharply changes.

Таким образом, за один оборот быстроходной мешалки 1, тихоходная мешалка 3, то резко снижая число оборотов n₂,, то резко их увеличивая, интенсифицирует процесс перемешивания в периферийной зоне у стенки корпуса, что приводит к повышению в целом эффективности перемешивания особенно высоковязких и неньютоновских жидкостей: растворов, расплавов, суспензий и эмульсий. Кроме того, так как вал 2 быстроходной мешалки 1 в зоне смешения представляет собой пластину из упругого материала, выполняющую функцию торсионного амортизатора, то когда кольцевой зазор между рабочими поверхностями сегментов полых цилиндров ведущей 5 и ведомой 6 полумуфт наименьший, то скорость вращения быстроходной мешалки 1 с валом 2 замедляется, а упругий материал вала 2 накапливает потенциальную упругую энергию. При переходе рабочих поверхностей сегментов полых цилиндров ведущей 5 и ведомой 6 полумуфт от минимального зазора к максимальному, упругая энергия вала 2 превращается из потенциальной в кинетическую, приводя к увеличению скорости вращения быстроходной мешалки 1. Такие крутильные колебания вала 2 с быстроходной мешалкой 1 способствуют тиксотропному разжижению высоковязких неньютоновских жидкостей, уменьшению их эффективной вязкости и увеличению эффективности микросмешения в зоне работы быстроходной мешалки 1.Thus, in one revolution of the high-speed mixer 1, the low-speed mixer 3, then drastically reducing the number of revolutions n ₂ , then sharply increasing them, intensifies the mixing process in the peripheral zone near the housing wall, which leads to an increase in the overall mixing efficiency of especially highly viscous and non-Newtonian ones liquids: solutions, melts, suspensions and emulsions. In addition, since the shaft 2 of the high-speed mixer 1 in the mixing zone is a plate of elastic material that acts as a torsion shock absorber, when the annular gap between the working surfaces of the segments of the hollow cylinders of the driving 5 and the driven 6 of the coupling half is the smallest, the rotation speed of the high-speed mixer is 1 s the shaft 2 slows down, and the elastic material of the shaft 2 accumulates potential elastic energy. When the working surfaces of the segments of the hollow cylinders of the leading 5 and 6 driven half couplings go from the minimum clearance to the maximum, the elastic energy of the shaft 2 turns from potential to kinetic, leading to an increase in the speed of rotation of the high-speed mixer 1. Such torsional vibrations of the shaft 2 with the high-speed mixer 1 contribute to thixotropic dilution highly viscous non-Newtonian fluids, reducing their effective viscosity and increasing the efficiency of micromixing in the area of operation of the high-speed mixer 1.

Кроме того, пластина из упругого материала вала 2 дополнительно перемешивает вблизи своей поверхности высоковязкую неньютоновскую жидкость по всей высоте вала 2 в зоне смешения.In addition, a plate of elastic material of the shaft 2 additionally mixes a highly viscous non-Newtonian fluid near its surface over the entire height of the shaft 2 in the mixing zone.

Claims

A mixer comprising a housing, a central high-speed mixer mounted on the drive shaft, a low-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 the slow-moving mixer and mounted axisymmetrically with the shaft, while the driven and driving coupling halves are segments of the hollow cylinder, and the driven coupling half is provided with a sleeve with a bearing mounted on the shaft, characterized in that the shaft in the mixing zone is made in the form of a plate of elastic material.