Смеситель

 

Изобретение относится к смесительной технике для приготовления особочистых, агрессивных , взрывоопасных, сыпучих и вязких материалов и позволяет повысить надежность работы. Смеситель содержит корпус в виде шарового сектора 2, в верхней части которого по оси установлена сфериче екая шарнирная спора 14 вала с мешалкой б, соединенного с двухступенчатым зубчаторыжачным механизмом, включающим поводки 7 и 10, центральные колеса 8 и 11, сателлиты 9 и 12, и паразитную шестерню 15, установленную в одной из ступеней меж ду центральным колесом и сателлитом, расположенные с пересечением их осей вращения в точке геометрического центра корпуса 2, при этом сумма передаточных отношений первой И второй ступеней относительно своих поводков равна единице На корпусе 2 и валу мешалки 6 закреплена эластичная кольцевая перегородка 13. 4 ил.

СОК>3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4663939/33 (22) 20,03.89 (46) 07.11.91. Бюл. ¹ 41 (71) Омский политехнический институт (72) С.А,Корнеев и А.Б.Корчагин (53) 621.929.9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1156724, кл. В 01 F 7/30, 1983. (54) СМЕСИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к смесительной технике для приготовления особочистых, агрессивных, взрывоопасных, сыпучих и вязких материалов и позволяет повысить надежность работы. Смеситель содержит корпус в виде шарового сектора 2, в верхней

„„ ЖÄÄ 1689084 А1 (я)л В 28 С 5/16, В 01 F 7/30 части которого по оси установлена сферическая шарнирная опора 14 вала с мешалкой

6, соединенного с двухступенчатым зубчаторыжачным механизмом, включающим поводки 7 и 10, центральные колеса 8 и 11, сателлиты 9 и 12, и параэитную шестерню

15, установленную в одной из ступеней между центральным колесом и сателлитом, расположенные с пересечением их осей вращения в точке геометрического центра корпуса 2, при этом сумма передаточных отношений первой и второй ступеней относительно своих поводков равна единице, На корпусе 2 и валу мешалки 6 закреплена эластичная кольцевая перегородка 13. 4 ил.

1889084

Изобретение относится к смесительной технике и предназначено для перемешивания сыпучих и вязких, особочистых, агрессивных, взрывоопасных материалов в различных отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение надежности работы.

На фиг. 1 изображен смеситель; на фиг. 2 — то же, вариант выполнения; на фиг.

3 — расчетная схема мешалки в системе сферических координат; на фиг, 4 — расчетная схема привода смесителя.

Смеситель содержит двигатель 1, корпус в виде шарового сектора 2, крышку 3, загрузочный 4 и выгрузочный 5 патрубки, мешалку.б, поводок 7, планетарный механизм первой ступени, включающий центральное колесо 8, сателлит 9, планетарный механизм второй ступени, включающий поводок 10, центральное колесо 11 и сателлит

12, эластичную кольцевую перегородку 13, сферическую шарнирную опору 14. Между центральным колесом 8 или! 1 и сателлитом

9 или 12 в одной из ступеней установлена паразитная шестерня 15, Смеситель работает следующим образом, . Вращение от двигателя передается поводку 7, затем через сателлит 9, опирающийся на центральное i

Отсутствие закручивания эластичной кольцевой перегородки объясняется следующим образом, Свяжем декартову систему координат

Х, У, Zскорпусом сме,сителя,,совместив ось

Zсцентральной осью а:ппарата. 3а начало координат возьмем неподвижную точку 0 мешалки (фиг, 3). Тогда положение мешалки определится осью Z< с направляющим ортом е ч, ориентация которого задается углом нутации О и углом процессии ф Поворот мешалки вокруг собственной оси характеризуется углом собственного вращения р, Если ось мешалки не совпадает с центральной осью Z аппарата (угол О х 0), то для отсутствия закручивания перегородки за бесконечно малый промежуток времени dt достаточно, чтобы закручивание, обусловленное поворотом мешалки вокруг центральной оси Z смесителя на угол 0 fj., компенсировалось раскручиванием, вызываемым поворотом мешалки вокруг собственной оси Z, на такой же по величи5. не угол, но обратного знака: d p = - d ф

Таким образом, сумма алгебраических величин угловых скоростей собственного вращения и процессии мешалки должна равняться н лю у

10 p+g = — О, При движении мешалки в течение промежутка времени At условие отсутствия закручивания эластичной перегородки принимает вид

15 Ap+Ay=O, где Лу и Ag — приращения углов собственного вращения и прецессии.

Чтобы повысить справедливость последнего равенства, рассмотрим подробнее

20 процесс закручивания эластичной перегородки при движении мешалки.

Представим движение мешалки как суперпоэицию следующих четырех движений: а) угол О=О, = canst, Лф =а 0, ф =

2-> = сопst (мешалка поворачивается на угол

6фвокруг центральной оси аппарата при неизменных углах нунции Ои собственного вращения p); б) угол g= const, p =- const, Л О = О, (мекалка по кратчайшему пути поворачивается до совмещения ее оси с центральной остью аппарата, когда О= О); в) угол ф= const, О= const, Лр=-а (мешалка поворачивается вокруг собственной оси, совпадающей с центральной остью аппарата, на тот же угол, что при прецессировании, но в обратную сторону); г)угол tp=const, rp=const, ЛО =О, (мешалка возвращается к прежнему своему значению угла нутации О = Oo при неизменных углах р и ф), Как видим, суперпозиция указанных четырех движений мешалки позволяет перевести мешалку иэ начального в конечное положение, которое отвечает движению мешалки за период Л t, Проанализируем каждое из движений мешалки на предмет закручивания эластичной перегородки.

Первое движение "закручивает" пе регородку на угол а, Второе движение "добавляет" закручивание на угол О0 . Третье движение компенсирует закручивание, полученное в первом движении, а четвертое— компенсирует вызванное вторым движе55 нием. В результате конечное и начальное положения эластичной перегородки полностью подобны в смысле величины имеющейся деформации ее точек. При повторении . их движений, отвечающих многократно

1689084 повторяющимся перемещениям за период м, деформация перегородки не увеличивается, а периодически изменяется оставаясь в ограниченных пределах, В отличие от планетарных передач с параллельными осями расчет сферического механизма. каким является рассматриваемый механизм привода, следует проводить с учетом векторного характера угловой скорости. Согласно известной из курса теоретической механики теореме сложения угловых скоростей можно написать для абсолютной гловой скорости м(,шалки в = ф 1 + р @, + 0 е, г -гг где е )= (kxeM)jsin 0 — орт, перпендикулярный к плоскости, содержащей ось Z аппарата и ось ZM мешалки. Он направлен в сторону, откуда положительное приращение угла нутации О видно происходящим против часовой стрелки, С другой стороны, в соответствии с расчетной кинематической схемой механизма (фиг, 4) можно записать

-э

Я=в, 1+вьн еь +вмь ем, где направляющие орты еь, е» задают положительное направление вращения соответственно поводка h (10) второй ступени относительно поводка Н (7) первой ступени и мешалки относительно поводка h (10) второй ступени, Приравняв полученные выражения, имеем а а .га. «и а% р!<+ре +Ое =в, +вь еь+в ье где вью dt = d у)ьн, соз О = cos бн соз Оь +

+ siA 64 $)п бь соз j» .

Если данное равенство скалярно умножить поочередно на орты k eM и учесть очевидные тождества ем . k = cos0, еь . k = cos6 » .Ь еь eM = cos@, «а а

e k=- О, е е (=0. получим систему иэ двух уравнений

Ф с

<+peas О=в), +вьн cos О, =в,ь соз0, (о cos 0+ p = аъ cos О + вьн cos 6 » + в„,ь

Разрешив ее относительно производных (Р и ф и сложив результаты, находим основное уравнение соз 4 + соз 6 » — (1)

Ярименительно к двухступенчатому механизму привода смесителя (фиг. 1,2) основное уравнение (1) содержит угол 0, который периодически зависит от времени согласно известному выражению сферической тригонометрии

cos О= cos О, cos Оь +sin 6 „з!пб cos p„, где th)» =3 NhH dt — угол поворота поводка второй ступени h (10) относительно поводка

10 первой ступени Н(7) (фиг. 4). Закрутка отсутствует для промежутков времени„кратных величине периода Лt, за которой поводки h и Н повернутся относительно друг друга на. угол Л ()ь, = 2 л. Действительно, согласно основному уравнению (1} лв

ЛрЛф=-в Лс+вь Л + соз О)» + cps 4

t " +соз

Стоящий в правой части (2) интеграл можно преобразовать к виду

25 с+ЛЬоз О„+ со$ Е, = (сов 64 + cos 6 »1.

30 гл

f гк с ) МЪа

a + b cos+)»

35 где введено обозначение а = 1 + соз бн cos Оь, Ь = $1п б„sin К с =соз бн +соз бь, (3)

Согласно таблице интегралов (Г.Б.Двайт.

Таблицы интегралов и другие математические формулы — M: Наука, 1977) искомый интеграл равен

Л вЂ” 0 у .а, j Зла о а+Ь созе)» о a+bcospн

g p гг»са+Ь соя ааа / г+ аг

50 к-О О (a + b) tg (а + ь) гс (are>a агссс + ГаУ+ Ьй а +Ь (а+ b) tg

+ arctg а +Ь (a+b)»g >

arctg аг + ba

1689084

)2 + {sin О, sin 6 )2 л — О О

Так как tÿ — 2 —— +, <9 — 2 = О, л+О 2л

tg- = —, 1д —:=- О

2 2 (обозначение л — 0 и л+ О означает,, что аргумент стремится к значению л слева в первом случае и справа во втором), в итоге искомый интеграл равен

f Я н 2Ь

2К о а + Ь соз УЪн + Ь2

aictg(+ оо) — arctg )+ агс1д О— агсЮ (— оо) — . — — О +

2 с х

Уа +Ь и 2 2

Полученный результат становится очевидным, если в нем положить Ь = О. Тогда с f — - — — = с f -2 — "=- - "о а+Ьсозрн о а а

Таким образом, учитывая соотношение

wu At =2л находим, что искомый интеграл отличен от нуля и равен

zn .",В.

Ь а + Ь СОВ Н:Ьн 1й2+ Ь2

Подставляя в выражение (4) значения постоянных (3), получим + соз б „+соз ® — вь dt=

1+cos Î

= Йь, Л t (cos 6, + cos 6 ) .

= Фн 1 °

Следовательно, выражение для равенства (2) имеет вид

Л ф + Лф = ан Л т + сдм A t + cdhH At ==

= (а4+ имь +вл.) лt°.

На основании условия отсутствия закручивания эластичной перегородки )1) получаем выражение для алгебраических значений угловых скоростей

5 ow + вь + гФн = О и соотношение между передаточными отношениями ступеней привода смесителя

08,9 + 012,11 = 1, 1О

1о Z11

10 где U12,l1 = — — — передаточное oTHOwB

212 ние скоростей сателлита 12 и колеса 11 при остановленном поводке второй ступени h (10), а 0я,з =- — — передаточное отноше7

79 ние угловых скоростей сателлита 9 и центрального колеса 8 при остановленном поводке первой ступени Н (7), Верхний знак отвечает фиг. 1, а нижний — фиг. 2.

Таким образом, в смесителе обеспечивается процесс перемешивания при увеличении нагрузочной способности привода путем придания одностороннего вращения мешалке, При этом исключается закручивание эластичной кольцевой перегородки, благодаря наличию "паразитной" шестерни между центральным зубчатым колесом и сателлитом в первой или второй ступенях приводного зубчато-рычажного механизма.

Формула изобретения

Смеситель, содержащий корпус в форме шарового сектора, в верхней части которого на оси установлена шарнирная опора вала с мешалкой и приводной двухступенчатый зубчато-рычажный механизм, включающий поводки, центральные колеса и сателлиты, расположенные с пересечением их осей вращения в точке геометрического центра корпуса, отличающийся тем, что, с

40 помощью повышения надежности работы, он снабжен эластичной кольцевой перегородкой, закрепленной на корпусе и валу мешалки, а одна из ступеней выполнена с паразитной шестерней, размещенной меж45 ду центральным колесом и сателлитом, причем сумма передаточных отношений первой и второй ступеней относительно своих поводков равна единице.

1689084

Составитель Н.Винокуров

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т,Малец

Редактор Л,Волкова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3772 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5