Устройство для перемешивания жидкостей

Устройство для перемешивания жидкостей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеюэ Советски«

Социалистически«

Респ1тбпнн (!»866003 (61) Дополнительное к ass, свил-ву В 768862

{22)Заявлено 20.04.78 (21) 2б07919(22-02

I с присоединением заявки М (23)Приоритет (51jN. Кд.

С 25 0 21/10

9вумротювв1 кои«тат

ФЯСР ае да«м «эобротеин« я от«рыт«1

Опубликовано 23. 09. 81 ° Бюллетень р@ 35

Р3) >ВК 621.8. .035.449.

i62 (088.81

Лата,опубликования описания 25.09.81

В.С. Штукарев, В.Е.Фаддеев„ И.

Э.Н.Померанец и Ю.Б. Ба ьев, (72) Авторы изобретения (71 ) 3 аявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕИЕШИВАНИЯ ЖИДКОСТЕИ

Изобретение относится к области гальванической и химической обработки деталей, в частности к устройствам для перемешивания жидкостей в емкостях, например в прямоугольных ваннах.

По основному авт.св.Р7688б2 извест- но устрсйство для перемешивания жидкостей, содержащее воздухоподводящую магистраль и перфорированную трубумешалку, шарнирно соединенную своей

tO центральной частью с воздухоподводящей магистралью и имеющей лопасти, шарнирно установленные на ее концах.

В известном устройстве труба-мешалка выполнена в виде направляющей для

15 поступательного и вращательного движений, устройство снабжено втулками, расположенными на трубе-мешалке с возможностью поворота вокруг ее оси и поступательного перемещения вдоль оси трубы-мешалки, на втулках под положительным углом атаки жестко закреплены пластины, плоскости которых паралЛельны оси трубы-мешалки или проходят через нее, а втулки зафиксированы в одном из положений на направляющих с.помощью стопоров, например винтовых, при этом .величина положительного угла атаки не пре вышает 18

Величина подъемной силы, возникаю щая иа пластинах, расположенных под положительным углом атаки к набегающему потоку перемешиваемой жидкости, зависиг от многих факторов: площади и формы в плане пластин, их профиля (т.е. формы их поперечного сечения) массовой плотности жидкости, угла атаки и т,д., а также скорости трубы,мешалки) и соответственно от скорости пластин„ расположенных на определенном расстоянии от центра вращения трубы-мешалки. В свою очередь, скорость вращения трубы-мешалки зависит от реактивной силы, приложенной к трубе-мешалке, создающей при исте" яении воздуха из отверстий в перфорированной трубе-мешалке и зависяшей от давления в воздухоподводящей магистрали, плотности воздуха (газа), диаметра отверстий, из которых выходит воздух, количества этих отверстий и т,д. 11), Недостатком известной конструкции является то, чта расположенные с определенным шагом на трубе-мешалке отверстия для выхода воздуха могут быть при регулировании положения втулок частично или полностью перекрыты втулками, что приводит к снижению надежности устройства, к снижению его эффективности„ уменьшению скорости вращения трубы-мешалки, увеличению времени еремешивания жидкости (и соответственно к снижению производительности устройства).

Цель изобретения повышение производительности.

Поставленная цель достигается тем, что втулка с пластинами выполнена в виде нескольких колец, расположенных на трубе-мешалке с шагом, неравным шагу перфорации на трубе-мешалке, а ширина колец меньше расстояния между двумя соседними отверстиями перфорЪции.

На фиг,1 изображено устройство, общий вид; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 — вид Б на фиг.2; на фиг.4 — разрез В-В на фиг.3; на фиг.5 — сечение Г-Г на фиг.3.

Устройство для перемешивания жидкостей содержит воздухоподводящую магистраль 1, перфорированную трубумералку 2 с лопастями 3, шарнирно установленными на ее концах.

Места установки лопастей 3 могут быть снабжены, например, пружинящими шарнирными соединениями 4. Перфорированная труба-мешалка 2 с помощью шарнирного соединения 5 взаимодействует с ваздухаподводящей магистралью 1, Перфорированная труба-мешалка 2 имеет в плоскости вращения отверстиясопла б, причем, эти отверстия-сопла в каждой половине перфорированной трубы-мешалки 2 направлены в противоположные стороны от направления вра-, щения.

Труба-мешалка 2 выполнена, например в гиде цилиндрических направляющих 7 и

8 (фиг.3,4 и 5) .Устройство снабжено втулками 9 и 10 расположенными на трубе-мешалке 2 с возможностью поворота вокруг ее оси, поступательного перемещения вдоль оси трубы-мешалки бб003 ф

2 и фиксации в одном из положений ! на направляющих 7 и 8. Фиксация вту- лок 9 и 10 на направляющих 7 и 8

55 осуществляется с помощью стопоров, например винтовых, после смещения в необходимое положение втулок 9 и

10 вдоль оси трубы-мешалки 2 или после поворота втулок вокруг оси трубы-мешалки (причем указанные смещения и поворот могут быть произведены одновременно).

Винты 11 и 12 стопоров, расположенные на втулках-ползунах с помощью винтового перемещения, взаимодействуют с соответствующими цилиндрическими направляющими ? и 8 трубь|мешалки 2.

На втулках 9 и .10 закреплены, например, с помощью сварки пластины 13 и 14, плоскости которых параллельны оси трубы-мешалки 2 (фиг.3 и 4). Плоскости, в которых расположены пластины 13 и 14 могут проходить через ось трубы-мешалки 2, т.е. ось трубы-мешалки 2 в этом случае находится в плоскости, в которой расположены пластины 13 и 14.

Каждая втулка выполнена в виде двух или нескольких колец 15, установленных на направляющих 7 и 8 с шагом "а", неравныч шагу "в" отверстий перфорации на трубе-мешалке 2.

Кольца 15 жестко связаны между собой, например, с помощью сварки, пластиной 13 или 14, расположенной под положительным углом атаки"с к набегающему потоку перемешиваемой жидкости

Ширина колец 15 меньше расстояния между двумя соседними отверстиями б перфорации.

Устройство работает следующим образом.

В процессе работы сжатый воздух через подводящую магистраль 1 и шарнирное соединение 5 поступает в свободно вращающуюся перфорированную трубу-мешалку 2.

Отверстия-сопла б в каждой половине перфорированной трубы-мешалки направлены в противоположные стороны от направления вращения °

Сжатый воздух, выходя из отверстия каждого сопла 6 создает реактивные силы, с помощью которых перфорированной трубе-мешалке 2 сообщается определенный крутящий момент и она начинает вращаться вокруг поперечной оси.

Вращаясь, перфорированная труба-мер и у 2

Следовательно, указанные величины, в том числе и подъемная сила Y зависят от угла атаки eL входящего

55 в безразмерные коэффициенты, от квадрата радиуса, на котором находится вращающаяся точка, и от квадрата чис ла оборотов в единицу времени.

@=c

5 86600

1шалка 2 с, установленными на ее концах лопастями 3, перемешивает жидкость в технологической ванне.

При этом лопасти 3 при взаимодействии со стенками ванны складываются, что обеспечивает беспрепятственное вращение перфорированной трубе-мешалке 2, размер которой вместе с лопастями больше минимального расстояния между стенками ванны. ФО

Для придания перфорированной трубе-мешалке 2 нулевой плавучести при определенной скорости перемешивания жидкости создают подъемную силу иа пластинах которые располагают под необходимым положительным углом атаи ки ct Угол атаки считается положительным, когда поток жидкости (или газа) набегает на нижнюю поверхность пластины, При вращении перфорированной трубы-мешалки 2 под действием реактив-. ных снл, создаваемых при выходе воздуха из сопел 6, на пластинах 13 и

)4, расположенных под необходимым р5 положительным углом атаки "*", т.е. при несимметричном обтекании профиля потоком жидкости, над каждой пластиной создается область пониженного давления, обозначенная значком "-", а под пластиной — область повышенного давления, обозначенная значком "+".

В этом случае в результате образовавшейся разности давлений, возникает полная аэродинамическая (гидродинамическая) сила R направленная под

3$ некоторым углом к набегающему потоку жидкости газа) ° При этом величина полной аэродинамической силы и ее отклонение от направления потока зави" сит от угла"al" . Величина угла "aL" не превышает 18, т.е. 0 <.dЬ < l8, причем при угле oL >l8 подъемная сила резко падает, возрастает турбулентность потока и лобовое сопротивление.

Полную аэродинамическую .силу R можно условно разложить для данного случая на две составляющие: подъемную силу У, действующую перпендикулярно направлению набегающего потока жидкос" ти, и силу лобового сопротивления

Х, действующую по направлению набегающего потока жидкости.

Укаэанные аэродинамические (гидродинамические) силы математически определяются по следующим формулам где С, С и С вЂ” соответственно безразмерные коэффициенты полной аэродинамической силы

R, подъемной силы ,Ч и силы лобового сопротивления Х, зависящие от формы профиля н формы пластины в плане, состояния поверхности пластины положения ее относи- тельно набегающего потока жидкости и т.д. °

S — площадь пластины в плане:

Я вЂ” массовая плотность жидкости;

Ч вЂ” скорость движения жнд" кости относительно пластины нли пластины относительно жидкости — скоростной напор„

Из курса физики известно, что линейная скорость при вращении точки вокруг оси выражается формулой

Ч=2 У Вп, где Ч вЂ” линейная скорость точки при вращении;

Й - расстояние (радиус) точки от оси вращения; п — число оборотов в секунду, т.е. линейная скорость при вращении пропорциональна числу оборотов в единицу времени и радиусу, на котором расположена вращающаяся точка.

Подставляя выражение линейной скорости Ч в формулу дня В,У и Х получаем их месторасположением и скоростью вращения, оптимально подобрать величины подъемной силы и лобового сопротивления Ч такие, которые обеспечивают нулевую плавучесть трубе-мешалке и минимальные ее деформации изгиба от собственного веса при минимальных энергозатратах.

Все это позволяет эффективно разгрузить шарнир, соединяющий перфорированную трубу-мешалку 2 с воздухоподводящей магистралью, что приводит к увеличению долговечности шарнира, а также к уменьшению момента сопротивления от сил трения в этом шарнире. Кроме того, устранение изгибных деформаций от собственного веса перфорированной трубы-мешалки позволяет уменьшить зазоры в шарнире, что в свою очередь уменьшает утечку воздуха и повышает КПД установки.

Выполнение втулок в виде двух или нескольких колец, установленных на направляющих с шагом, неравным шагу перфорации на трубе-мешалке и жестко связанных между собой пластиной, с шириной колец меньшей. расстояния между двумя соседними отверстиями перфорации позволяет разместить втулки на направляющих так, чтобы кольца, из которь1х состоят эти втулкиползуны, установились между отверс.тиями, что обеспечивает беспрепятственный выход воздуха из отверстийсопел, т.е. такое выполнение втулок позволяет при регулировании их места расположения на направляющих не за-. крывать отверстия-сопла в месте ус". тановки втулок, обеспечивает работу всех отверстий-сопел, что повышает также надежность устройства.

ЗО формула изобретения

Устройство для перемешивания жидкостей по авт.св. 9 768862, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цепью повьппения производитепьности, втулка с пластинами выполнена в виде нескольких колец, расположениь х на трубе-мешалке с шагом, неравным шагу перфорации на трубе-мешалке, а ширина колец меньше расстояния между двумя соседними отверстиями перфорации °

7 866003

Поэтому, перемещая втулки 9 и 10, например, вдоль цилиндрических направляющих 7 и 8, увеличивают или уменьшают радиус, на котором эти пластины находятся, тем самым увеличивая или уменьшая при одних и тех же оборотах и одном и том же угле атаки пластин их линейную скорость и соответственно подъемную силу, которая пропорциональна квадрату радиуса, на котором расположены укаэанные пластины.

Возможность изменения места расположения втулок с пластинами на направляющих (т,е. возможность изменения точки приложения подъемной силы), позволяет рационально подобрать место расположения втулок-ползунов и обеспечить тем самым минимальные изгибные деформации трубымешалки.

При повороте втулок 9 и 10, а вместе с ними и пластин 13 и 14, изменяется угол атаки *, что, в конечном счете1приводит к изменению величины подъемной силы Y и разгруз ке шарнира 5.

Втулки 9 и 10 выполнены в виде двух или нескольких колец l5 установленных на направляющих 7 и 8 с шагом "а", неравным шагу "в1 перфорации на трубе-мешалке 2, а ширина колец меньше расстояния между двумя соседними отверстиями перфорации.

Это дает возможность устанавливать кольца 15 между отверстиями-соплами

6 не закрывая их и обеспечивая свободный выход воздуха из трубы-мешалки 2. фиксация в необходимом положении 40 втулок 9 и 30 на направляющих осуществляется с помощью стопорных винтов

ll и 12, Предложенное устройство позволяет также изменять плавучесть трубы-мешал45 ки непосредственно во время ее движения, увеличивая или уменьшая величину подъемной силы путем изменения скорости вращения трубы-мешалки при увеличении или уменьшении реактивной

50 силы струй сжатого воздуха, выходящего из сопел 6, т.е. путем изменения давления воздуха (и соответственно его расхода) в воздухоподводящей магистрали l.

Таким образом, предложенное устройство универсально, так как позволяет, варьируя углом атаки пластин, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР

В 768862, кл. С 252 23/10, 1978, 866003

Составитель И. Саакова

Редактор Н. Пушненкова Техред И,Асталош

Корректор Г. Назарова

Заказ 80il 43 Тираж 707

ВНИИПи Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Под ис ное

Филиал ЛПП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4