Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
РАБОЧИЙ ОРГАН СМЕСИТЕЛЯ
РАБОЧИЙ ОРГАН СМЕСИТЕЛЯ

РАБОЧИЙ ОРГАН СМЕСИТЕЛЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование изобретения: смешение двух и более жидкостей, сыпучих веществ или их комбинаций и позволяет расширить эксплуатационные возможности. Сущность изобретения: рабочий орган сместителя состоит из вала с лопастями, прикрепленными в двух местах к валу. Профиль сечения лопости своей хордой расположен к оси вала под углом Угол γ2 между плоскостями лопастей у торцов, расположенных в нижней части вала, и плоскостью торцов лопастей, расположенных в верхней части вала, составляет 90°. Развертка одной лопасти на плоскость выполнена в виде части кольца, средняя линия которого образована частью монотонной кривой. Угол средней линии β , который измеряют по линии, соединяющей крайние точки торцов, выполнен У торца выполнена перфорация. Перфорация может быть выполнена в плоскости тела развертки. Кроме того, перфорация может быть выполнена по кромкам развертки у торца. Возможно выполнение перфорации в плоскости тела развертки лопасти на плоскость и по ее кромкам. Развертки лопастей на плоскость могут быть расположены равномерно по окружности под углом Ψ и соединены между собой по своим торцам крепления к валу под углом 90° к его оси. 4 з.п. ф-лы, 30 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2026729
Класс(ы) патента: B01F7/24
Номер заявки: 5044854/26
Дата подачи заявки: 01.06.1992
Дата публикации: 20.01.1995
Заявитель(и): Белобаба Анатолий Трофимович
Автор(ы): Белобаба Анатолий Трофимович
Патентообладатель(и): Белобаба Анатолий Трофимович
Описание изобретения: Изобретение относится к конструкции устройств для смешения двух и более жидкостей, сыпучих веществ или их комбинаций, в частности для производства теста, кремов для взбивания ингредиентов и производства бетона.
Известен рабочий орган смесителя, содержащий вентикальный вал с закрепленным на нем перемешивающим органом в виде листа Мебиуса и, по крайней мере, одним дополнительным перемешиваемым органом, изогнутым по винтовой линии и закрепленным на валу со смещением относительно основного по фазе. Каждый лист Мебиуса соединен с валом по диаметральным образующим [1].
Недостатком известного рабочего органа смесителя является низкая эффективность перемешивания, что влечет за собой неполное перемешивание обрабатываемого материала и повышенные затраты энергии и времени на перемешивание. Кроме того, при использовании приведенного рабочего органа трудно получить мелкодисперсную структуру смеси. Это обусловлено тем, что рабочие органы выполнены в виде плоского листа - ленты. Таким образом на заборной части их будет иметь место только, в основном, движение ингредиентов поперек рабочих органов с весьма незначительным вихреобразованием за задней кромкой рабочих органов. В сливной же части рабочих органов будут, за счет срыва с плоскостей органов, параллельных оси вала, образовываться короткоживущие парные вихри. Таким образом энергия, подводимая к рабочему органу, т.е. к валу, будет тратиться, в основном, на перемещение жидкости в резервуаре, а не на образование вихревых структур, в которых и происходит перемешивание за счет градиента скорости по толщине вихря. Забор имеет место в нижней части вала, т.е. основной перемешивающий орган становится вспомогательным, дополнительным, а дополнительный - основным. Это происходит в силу того, что заборной частью листа Мебиуса является часть, прикрепленная перпендикулярно оси вала. В таком случае за нижним перемешивающим органом образуются вихревые структуры, которые сразу, разрушаются последующим перемешивающим органом. Т.е. последующие перемешивающий орган не улучшает процесс смешения, а, наоборот, ухудшает этот процесс. Следовательно, дополнительный перемешивающий орган становится лишним в устройстве. Если завращать вал в другом направлении, т. е. так, чтобы углы атаки по отношению к векторам окружной стороны были отрицательными, тогда на входе, т.е. сверху в дополнительный перемешивающий орган, образуются вихревые структуры, а на выходе будет радиальный поток примерно по полусфере. При одном перемешивающем органе этот поток направляется вновь на вход. Для организации вихревых структур на входе во второй смешивающий орган, т.е. в основной орган, между органами должен быть достаточно большой зазор. В противном случае вихревые структуры на входе, основной перемешивающий орган не образуется и ставить его бесполезно. Следует отметить более низкую эффективность работы перемешивающего, даже одинарного, органа в этом случае.
Известен рабочий орган для смесителей, содержащий лопасти, прикрепленные своими торцами в двух местах к центральному несущему элементу типа вала рабочего колеса. Лопасти имеют арочную конструкцию и закручены на 90о по своим торцам. Развертка лопастей, выполненных заодно друг с другом, т.е. двух лопастей, на плоскость представляет собой S-образную фигуру с прямолинейным участком у места крепления лопастей к валу и закругленными участками по концам фигуры. Таким образом, средняя линия S-образной фигуры выполнена в виде прямой линии у оси вала. В этом месте лопасти прикреплены к валу перпендикулярно его оси. Угол же средней линии одной лопасти равен 180о, т. е. крайние точки фигуры соединены прямой линией, проходящей через ось вала. Модифицированная лопасть рабочего органа имеет раздельные детали, прикрепленные к трубчатому несущему элементу - валу [2].
Недостатком известного рабочего органа является его узкие эксплуатационные возможности. Они обусловлены, по меньшей мере, четырьмя причинами. Прямолинейный участок лопасти на заборной части ее приводит только к перемещению ингредиентов вдоль оси и в направлении к оси с образованием весьма и весьма слабых по своей интенсивности вихрей за задней кромкой заборной части лопасти. На сливной части лопасти образуются парные короткоживущие вихри, как вихри срыва за пластиной, перпендикулярной или под большим углом расположенной к потоку. Это влечет за собой неполное перемешивание ингредиентов, повышенные затраты энергии и времени на перемешивание и получение крупнодисперсной системы после перемешивания. Уже только последнее резко снижает эксплуатационные возможности органа. Кроме того, из-за образования вихрей низкой эффективности орган малопригоден для перемешивания ингредиентов повышенной вязкости. Так как нижний конец прикреплен к валу параллельно его оси, т. е. под углом 180о, то всегда имеет однозначеный выход - срыв вихрей за этой плоскостью у вала. Невозможно повлиять на процесс схода вихрей у вала органа, т.е. невозможно внести коррекцию в процесс перемешивания, например, при переходе к смешению более вязких ингредиентов. Так как угол средней линии лопасти составляет 180о, то невозможно повлиять на закон распределения углов установки лопасти по ее размаху, следовательно, невозможно повлиять и на процесс смешения ингредиентов коррекцией размеров органа и интенсивностью нарастания или падения углов установки поперечных сечений органа по его размаху, т.е. по длине его средней линии. В месте крепления лопасти внизу рабочего органа, когда конец ее плоскости, параллельный оси вала, плоскость лопасти перпендикулярна набегающему на нее потоку ингредиентов. Эта часть имеет наибольшее лобовое сопротивление и наименьшую эффективность перемешивания. Благодаря этой части происходит закрутка всего потока, т.е. всей жидкости в емкости. Здесь плотность энергии вихря (закрутки) еще ниже, чем в вихрях за этой частью. Низкая плотность энергии в вихре приводит к вялому перемешиванию ингредиентов.
Задачей изобретения является расширение эксплуатационных возможностей рабочего органа смесителя.
Поставленная задача достигается тем, что в рабочем органе смесителя, содержащем вал и прикрепленные к нему в двух местах своими торцами лопасти, в одном месте крепления к валу торец лопасти расположен перпендикулярно оси вала, каждая лопасть, средняя линия развертки которой на плоскость выполнена в виде монотонной кривой, прикреплена во втором месте к валу под углом 180о к оси вала, при этом угол между плоскостью одного торца и плоскостью лопасти у другого торца составляет меньше 90о, а угол средней линии 180о, причем на конце развертки у торца крепления к валу под углом 180о выполнена перфорация.
Кроме того, перфорация выполнена в плоскости развертки или, по меньшей мере, по одной из кромок развертки. Еще перфорация может быть выполнена в плоскости развертки и, по меньшей мере, по одной из кромок развертки. Помимо всего, развертки лопастей на плоскость могут быть расположены равномерно по окружности и соединены между собой в одном месте торцами перпендикулярного крепления к валу рабочего органа.
На фиг. 1 показана конструктивная схема рабочего органа смесителя; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1 (сечение развернуто в плоскости чертежа); на фиг.4 - сечение В-В на фиг.1 (сечение развернуто в плоскости чертежа); на фиг.5 - сечение Г-Г на фиг.1; на фиг.6 - сечение Д-Д на фиг.1; на фиг.7 - вид по стрелке Е на фиг.1; на фиг.8 - развертка лопасти рабочего органа на плоскость при угле средней линии >180о; на фиг. 9 - то же, при угле средней линии, равном 180о; на фиг.10 - то же, при угле средней линии <180; на фиг.11-21 - развертки лопасти на плоскость с различными видами перфораций; на фиг.22-27 - различные перфорации кромки или кромок развертки лопасти на плоскость; на фиг.28 - схема соединения разверток лопастей в один элемент; на фиг.29 - схема работы рабочего органа смесителя; на фиг.30 - сечение И-И на фиг.29.
Рабочий орган смесителя (фиг.1) выполнен в виде вала 1 с лопастями 2, прикрепленными в двух местах к валу. В верхнем месте крепления лопастей 2 к валу они расположены между фланцами 3 и 4, один из которых выполнен заодно с валом 1, а второй служит прижимом для лопастей 2. В нижней части вала лопасти 2 прикреплены к муфте 5, соединенной с валом 1. Ось вала 6, в общем случае, расположена вертикально.
Профиль сечения 7 (фиг.2) своей хордой 8 расположен под углом ϕ1к оси вала 6. В общем случае, этот угол равен 90о, т.е. торец лопасти в верхнем месте крепления ее к валу расположен перпендикулярно этой оси. При расположении сечения 7 под углом ϕ1, отличным от 90о, к оси вала 6 имеет место технологическое усложнение крепления при незначительном выигрыше в эффективности, поэтому этого случая следует избегать.
Профиль сечения 9 (фиг.3) своей хордой 10 расположен к оси вала 6 под углом 180о. Т.е. во втором месте крепления лопастей к валу внизу его этот угол в частном случае равен 180о, как показано на чертеже. Вместе с тем, в общем случае, этот угол отличный от 180о для повышения эффективности рабочего органа. Между проушинами 11 муфты лопасти своими профилями закреплены посредством, например, заклепок 12.
Профиль сечения 13 (фиг.4) лопасти миделевой плоскостью, т.е. проходящей в месте наибольшей ширины рабочего органа, своей хордой 14 установлен под углом ϕ2 к плоскости чертежа. Точно так же и профиль сечения 15 второй лопасти своей хордой 16 установлен под таким же углом ϕ2 к плоскости чертежа. Эти сечения имеют передние кромки 17 и 18, которые являются наветренными при вращении вала рабочего органа, т.е. поток перемешиваемой среды набегает на профили сечений 13 и 15 со стороны кромок 17 и 18. Плоскость чертежа изображена осью 19, от которой и отсчитываются углы ϕ2. В общей случае, этот угол равен 45о.
Каждая лопасть 2 (фиг.5) между фланцами закреплена, например, заклепками 20. Торцы лопастей расположены под углом γ1, который с плоскостью чертежа, т. е. с осью 19, составляет угол 90о. Ось 21 параллельна торцам лопастей 2 и перпендикулярна плоскости чертежа, т.е. оси 19.
Угол γ2 (фиг. 6) между плоскостями лопастей и торцов, расположенных в нижней части вала, и плоскостью торцов лопастей, расположенных в верхней части вала, составляет меньше 90о. Этот угол показан между осью 22 плоскостей лопастей и осью 21. В общем случае, этот угол равен 45о.
При виде на рабочий орган (фиг.7) сверху вдоль вала 1 он имеет форму восьмерки. При этом передние кромки 17 и 18 не совпадают с плоскостью чертежа, т.е. с осью 19. В общем случае, при выполнении лопастей из листа крайние образующие рабочего органа параллельны оси 19. Заклепки 20 крепления лопастей к фланцам расположены по окружности 23.
Развертка одной лопасти 2 (фиг.8) на плоскость выполнена в виде части кольца, средняя линия 24 которого образована частью монотонной кривой. Наружный контур кольца - кромка 25 и внутренний контур кольца-кромка 26 эквидистантно отстоят от средней линии 24, т.е, в некотором роде повторяют ее конфигурацию. По концам кольца выполнены торцы. Торец 27 крепления лопасти в нижнем месте к валу в месте пересечения к контурам 25 и 26 образует крайние точки 28 и 29. Для крепления этого конца лопасти к муфте вала служат отверстия 30. На другом конце развертки выполнен торец 31, в котором сделана выкружка под вал рабочего органа смесителя. Торец 30 в месте пересечения с контурами 25 и 26 образует крайние точки 32 и 33. Угол средней линии β, который измеряют, по линиям соединяющим крайние точки торцов 27 и 31 выполнен более 180о. Монотонная кривая средней линии 24 развертки лопасти 2 на плоскость выполнена круговой формы. Эта линия 24 может быть и частью кривой овальной формы, просто частью овала. Средняя линия 24 развертки лопасти 2 на плоскость может быть выполнена в виде части кривой яйцевидной формы. Кроме того, эта же линия 24 может быть и частью кривой грушевидной формы. Средняя линия 24 развертки лопасти 2 на плоскость может представлять собой часть синусоидальной кривой при изменении функции от 0 до 180о. Помимо этого средняя линия 24 развертки лопасти 2 на плоскость может быть выполнена в виде части спиралевидной кривой. Для этой цели пригодны спираль Архимеда, гиперболическая спираль, логарифмическая ступень, одна часть спирали Корню (клотоиды). Кроме того, для этой цели пригодны развертки (эвольвенты) окружности, а также любая циклоидальная кривая: обыкновенная циклоида, удлиненная и укороченная циклоиды (трохоиды), эпициклоиды, гипоциклоиды, удлиненные и укороченные эпи- и гипоциклоиды. Кроме того, возможны применения в качестве средней линии 24 улиток Паскаля, кардиоид, овалов Кассини, лемнискат Бернулли, а также кривых типа "ЖЕЗЛ". При использовании в качестве средней линии 24 кривых не симметричных относительно взаимно перпендикулярных осей, т.е. при наличии в кривой большой и малой осей, одна из этих осей проходит через торец, перпендикулярный к оси вала рабочего органа. Ввиду того, что радиусы кривизны спиралевидных или циклоидальных кривых, да и большинства кривых, пригодных для средней линии 24 развертки лопасти 2 на плоскость, переменны по длине средней линии, тогда у торца, перпендикулярного оси вала, можно располагать конец средней линии как с наименьшим радиусом, так и с наибольшим радиусом кривизны. Торец 31 при пересечении с кромками 25 и 26 образует крайние точки 32 и 33. При креплении лопасти на вал торец 31 располагают так, чтобы линия, соединяющая крайние точки 32 и 33, была перпендикулярна оси вала, т.е. и сам торец 31 будет перпендикулярным оси вала. Торец 27 крепят к муфте вала так, чтобы линия, соединяющая точки 28 и 29, была под углом 180о к оси вала. В частном случае этот угол составляет 180о. При этом крайняя точка 28 находится между торцом 31 и крайней точкой 29, т.е. между ними на валу рабочего органа. Средняя линия 24 ориентирована относительно торцов так, что наибольшие или наименьшие радиусы кривизны ее могут находиться как у торца 27, так и, наоборот, у торца 31. Таким образом кривизна средней линии от одного торца к другому может как нарастать, так и уменьшаться. У торца 27 выполнена перфорация 34. Перфорация может быть в виде всего одного отверстия круговой формы или в форме эллипса, овала, кроме того, она может быть яйцевидной или грушевидной формы. Большая ось может быть перпендикулярная торцу 27 или параллельная ему, а также может быть расположена под любым углом к нему. Угол α, до которого простирается перфорация, во всех случаях не должен быть меньше 70-90о. В общем случае этот угол более 135о.
Развертка лопасти (фиг.9) на плоскость выполнена в виде части кольца, угол β1 средней линии 24 которого равен 180о. Внешняя кромка 35 выполнена на расстоянии Ж от средней линии 24, а внутренняя кромка 36 выполнена на расстоянии К от средней линии 24. Эти расстояния могут быть, в частном случае, постоянные по длине средней линии 24, т.е. кромки 35 и 36 выполнены эквидистанционно средней линии 24. У торца 27 выполнена перфорация 37 в виде треугольного отверстия. Простирается перфорация 37 до линии, составляющей угол α1 с торцом 31. Этот угол, как и прежде, должен быть более 70-90о.
Развертка лопасти (фиг.10) на плоскость выполнена в виде части кольца, угол β2 средней линии 24 которой меньше 180о. Между внешней кромкой 38 и внутренней кромкой 39 в развертке выполнена перфорация 40, которая отстоит от торца 31 на угол α2, равный 70-90о и более.
В развертке 41 лопасти на плоскость (фиг.11), в плоскости тела развертки выполнена перфорация в виде радиальных щелей 42, отстоящих друг от друга на угол δ. Щели могут быть как одинаковой, так и разной ширины, а также как одинаковой, так и различной длины. Длина щели измеряется в радиальном направлении.
В плоскости тела развертки 43 (фиг.12) лопасти на плоскость выполнена перфорация 44 у торца 27 в виде щелей, расположенных параллельно торцу 27.
В плоскости тела развертки 45 (фиг.13) лопасти на плоскость выполнена перфорация 46 у торца 27 в виде щелей, расположенных перпендикулярно торцу 27.
Эти щели 44 и 46 могут быть, в общем случае, под любым углом к торцу 27.
В плоскости тела развертки 47 (фиг.14) лопасти на плоскость выполнена перфорации 48 у торца 27 в виде радиальных щелей 48 с начальным радиусом R. Щели 48 могут быть как равными, так и разными по длине и ширине.
В плоскости тела развертки 49 (фиг.15) лопасти на плоскость выполнена перфорация 50 у торца 27 в виде отверстий, расположенных в любом порядке, например в шахматном или рядном.
В плоскости тела развертки 51 (фиг.16) лопасти на плоскость выполнена перфорация 52 у торца 27 в виде двух рядов щелей у кромок развертки. И эти щели могут быть различными или одинаковыми по длине и ширине.
Перфораций 46, 48 может быть несколько групп: с перемычками, сплошными между группами.
По внутренней кромке (фиг.17) развертки 53 лопасти на плоскость выполнена перфорация 54 у торца 27. В результате выполнения перфорации в плоскости тела развертки у внутренней кромки образованы треугольные выступы. Т.е. в этом месте внутренняя кромка становится пилообразной.
По внешней кромке (фиг.18) развертки 55 лопасти на плоскость выполнена перфорация 56 у торца 27 в виде треугольных вырезов типа развертки у внешней кромки. В результате перфорации развертки 55 кромка в этом месте становится пилообразной.
В развертке 57 (фиг.19) по внутренней кромке выполнена перфорация 58, а по внешней кромке выполнена перфорация 59. Обе перфорации выполнены у торца 27 и образуют пилообразные кромки в этих местах.
В развертке 60 (фиг.20) в плоскости тела развертки выполнена перфорация 61, а одна из кромок, например внешняя, перфорирована треугольными вырезами 62. Обе перфорации выполнены у торца 27.
В развертке 63 (фиг.21) в плоскости тела развертки выполнена перфорация 64, а обе кромки перфорированы вырезами 65 и 66. В результате перфорации кромки в этих местах становятся пилообразными. Перфорации выполнены у торца 27.
В развертке 67 (фиг.22) по одной или обеим кромкам выполнена перфорация 68. В результате выполнения перфорации кромка в этом месте становится пилообразной в виде треугольников 69 с основанием Л и высотой М.
В развертке 70 (фиг.23) по кромке выполнена перфорация 71 трапециевидной формы. Кромка в этом месте приобретает тоже трапециевидную форму 72. Перфорация 71 выполнена с основаниями Л и Н, а выступы 72 имеют основания О и высоту П.
В развертке 73 (фиг. 24) по кромке ее выполнена перфорация 74 в виде треугольных вырезов с основанием С и высотой Т. Тогда выступы 75 имеют трапециевидную форму с основанием Р.
В развертке 76 (фиг.25) по кромке развертки выполнена перфорация 77 в виде выкружок радиуса R1. Выступы 78 выполнены то же по радиусам R2. Высота выступов 78 равна У и может быть равной сумме (R1+R2) или больше нее.
В развертке 79 (фиг. 26) по кромке выполнена перфорация 80 с плоским основанием. Выступы 81 выполнены по радиусу R3 и высотой Х. При этом высота Х может быть равна R3 и быть больше R3. Ширина оснований перфорации 80 равна Ф.
В развертке 82 (фиг.27) по кромке развертки выполнена перфорация 83 с основаниями в виде выкружек радиуса R4. Выступы 84 в этом случае имеют плоское основание шириной Ш. А высота выступов равна Я и может быть равной R4 или больше этого радиуса.
Выкружки выполнены по радиусу в этих примерах, но могут быть также и эллиптическими или другой формы. Возможны перфорации и любой другой формы как по кромке развертки, так и в плоскости тела развертки. При этом, например, в плоскости тела развертки возможны перфорация 52 (фиг.16) только у одной из кромок развертки.
Развертки 85, 86, 87 лопастей на плоскость (фиг.28) могут быть расположены, в общем случае, равномерно по окружности под углом Ψ и соединены между собой по своим торцам 88 крепления к валу под углом 90ок его оси. При этом отверстие под вал 89 становится общим. У свободных концов каждой развертки выполнены перфорации 90. По торцам 89 разверток 85, 86, 87 могут просто быть состыкованы или выполнены все за одно целое. В случае четкого количества разверток при их числе более двух развертки попарно могут быть расположены под одним углом между ними в паре и под совершенно другим углом между парами. Т.е. представлены в виде двух групп с определенным углом между группами.
Работа органа смесителя (фиг.29) состоит в следующем. В емкость 91 помещают ингредиенты 92 для смешения. Рабочий орган с валом 1 и лопастями 2 располагают в емкости 91 с валом 1 в вертикальном положении. Сообщают валу 1 угловую скорость в направлении Н.В. Смешиваемые ингредиенты за сливной частью органа, т.е. за его нижней частью, отходят от органа в виде осевого потока 93 и вихревых шнуров или колец 94. Осевой поток у днища емкости 91 поворачивает и в виде потока 95 направляется вновь на вход органа, т.е. направляется в заборную часть. При этом в углах емкости 91 имеет место также и разрушение вихрей. Разрушенные вихри тоже дают компоненту скорости в направлении потока 95. Забор перемешиваемых ингредиентов происходит из емкости на рабочий орган выше миделевой плоскости 96 в виде сферического потока 97. Т.е. забор осуществляется примерно по полусфере рабочего органа. Основное смешение имеет место в вихрях 94, в которых за счет градиента скорости по толщине вихря имеет место значительное скольжение слоев перемешиваемых компонентов, а также за счет разрежения в центре вихря перераспределение компонентов смеси по толщине вихря 94 за счет различных удельных весов компонентов. В протоках между валом 1, лопастями 2 и местами крепления лопастей к валу имеет место тоже разрежение. Т.к. лопасти криволинейны, то уже у места их верхнего крепления к валу начинается закрутка потока на лопастях и за ними. Эти закрученные потоки затем и сходят в виде вихрей 94 за сливной частью рабочего органа. Сами же вихри на лопастях создают мощный отсос из зоны протоков. Т.е. уже в самих протоках начинается перемешивание ингредиентов смеси за счет разрежения, т.е. за счет перепада давления в протоках. При переходе на смешение более вязких ингредиентов необходимо укоротить развертку каждой лопасти (фиг.10) до углов средней линии <180или развернуть сечения 9 (фиг.3) лопастей на углы, отличные от 180о. Тем самым повлияют на размеры рабочего органа и, что главное, на закон распределения углов установки сечений по длине средней линии 24 (фиг.9). Это влияние, в основном, отразится на сливную часть органа, увеличив или уменьшив ширину, т. е. диаметр осевого потока и отодвинув или приблизив область отделения, схода, вихрей с рабочего органа. Аналогичный эффект, но менее выраженный, имеет место и при изменении углов γ2 (фиг.6).
В самой нижней части сливной зоны, в месте крепления лопастей 2 к валу 1, где расположены перфорации 34, имеет место следующая картина (фиг.30). От вращения лопастей 2 на них будет набегать смесь ингредиентов в виде потока 98. Этот поток проходит через перфорации 34 за лопасть 2 в виде потока 99. Кроме того, поток 98 за лопастью 2 между ее кромками и перфорациями (или же еще и между перфорациями, если их несколько) образует вихри 100 и 101, сходящие в чередующемся порядке, т.е. оторвавшись от поверхности лопасти 2, вихри 102 и 103 отходят от нее в шахматном порядке. А между вихрями 102 и 103 имеет место осевой поток 104. Таким образом, энергия набегающего потока 98 превращается в энергию вихрей 102 и 103 и, кроме того, уносится за лопасть в виде энергии потока 104. Вихри 102 и 103 по своим размерам являются мелкими вихрями, кроме того, они дискретные. В отличие от вихрей 94, которые являются непрерывными, в основном, и уносят с собой основную часть энергии, подведенной к рабочему органу, эти вихри уносят значительно меньшее количество энергии. Но вместе с потоком 104 они сокращают возможности общей закрутки ингредиентов 92 в емкости 91. Это имеет место в силу того, что сопротивление этой части лопасти резко падает за счет наличия потока 104. Следовательно, эта часть рабочего органа будет и поглощать меньшую мощность в сравнении со сплошной частью без перфорации. А раз так, тогда требуется и меньшая мощность для привода рабочего органа. Кроме того, плотность энергии в мелких вихрях 102 и 103 выше плотности энергии вихрей, сходящих с этой части при ее сплошности. Но перемешивание в слабых вихрях вялое. Таким образом, эта часть рабочего органа работает, кроме всего прочего, более эффективно.
Углы α, α1, α2 (фиг.8,9,10), до которых выполняется перфорация, должны быть не менее 70-90о. Это обусловлено тем, что часть лопасти от торца 31 и до углов α, равных примерно 90о, является заборной частью лопасти, т.е. перекачивающей частью или ступенью лопасти. Ее КПД на перемещение жидкости (ингредиентов, веществ) должен быть максимальным. Т.е. она должна обеспечить максимальное количество перемещаемой жидкости при минимальных затратах энергии. А это возможно только тогда, когда возмущения течению жидкости на этой части будут минимальными или вообще отсутствовать. Значит, не должно быть здесь и элементов, возмущающих течение и дающих местное вихреобразование. Иначе произойдет резкое падение, уменьшение расхода жидкости и повышение энергии на ее перекачку. Т.е.,практически, до миделевой плоскости 96 (фиг. 29) от торца, перпендикулярного креплению лопасти к валу, делать перфорацию 34 не следует.
Как следует из описания конструкции и работы органа смесителя, имеется возможность повлиять на эффективность перемешивания путем изменения размеров развертки лопасти, т.е. за счет выполнения угла средней линии 180о, а также за счет изменения углов крепления торца лопасти в нижнем месте к валу 180о. Кроме того, коррекция в эффективность работы органа может быть внесена и изменением угла между торцом в верхнем месте крепления лопасти и плоскостью лопасти у нижнего торца. В виду наличия мощного разрежения в протоках, а также в центре вихря, и в силу наличия мощных вихрей перемешивание ингредиентов смеси будет иметь мелкозернистую структуру на выходе смеси. Так как 80-90% энергии, подводимой к рабочему органу, тратится на образование вихрей и сопутствующему им разрежение в протоках, то, следовательно, энергия тратится, в основном, на смешение ингредиентов смеси, а не на перемещение их в емкости. Следует отметить, что вихревые системы, образующиеся за сливной частью рабочего органа, являются как бы стационарными, т. е. являются долгоживущими вихрями. А раз так, то имеется и время для перемешивания ингредиентов уже в самих вихрях.
Наличие перфораций на конце лопасти у торца ее крепления к валу под углом 180о к его оси позволяет повысить эффективность перемешивания и снизить затраты энергии на привод рабочего органа.
Таким образом, имеется возможность влиять на процесс перемешивания и тем самым выбрать наиболее экономичный и наиболее высокопроизводительный рабочий орган в зависимости от характеристик перемешиваемых ингредиентов.
Формула изобретения: 1. РАБОЧИЙ ОРГАН СМЕСИТЕЛЯ, содержащий вал и прикрепленные к нему в двух местах своими торцами лопасти, притом в одном месте крепления к валу торец лопасти расположен перпендикулярно оси вала, отличающийся тем, что каждая лопасть, средняя линия развертки которой на плоскость выполнена в виде монотонной кривой, прикреплена во втором месте к валу под углом к оси вала, при этом угол между плоскостью одного торца и плоскостью лопасти у другого торца составляет меньше 900С, а угол средней линии , причем на конце развертки у торца крепления к валу под углом выполнена перфорация.
2. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что перфорация выполнена в плоскости развертки.
3. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что перфорация выполнена по меньшей мере по одной из кромок развертки.
4. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что перфорация выполнена в плоскости развертки и по меньшей мере по одной из его кромок.
5. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что развертки лопастей на плоскость расположены равномерно по окружности и соединены между собой в одном месте торцами перпендикулярного крепления к валу рабочего органа.