Анализ выбранных аналогов и обоснование прототипа

Устройство для приготовления окрасочных составов представленное на рисунке 3.1, для повышения эффективности содержит раму, жестко закрепленную через эту другую раму к каретке, установленной с возможностью перемещения как вверх, так и вниз по направляющей колонне. Изобретение относится к технике приготовления окрасочных составов в открытых и съемных емкостях, которые трудно перемещать в ручную из-за их больших масс, например 1000 кг.

Рисунок 3.1 - Устройство для приготовления окрасочных составов

Недостатком данного устройства является простое вращательное движение рабочего органа вокруг неподвижной оси по фиксированной траектории в виде окружностей постоянного радиуса, что затрудняет получение смеси высокой степени однородности за ограниченное время.

Устройство № 2 - в качестве аналога был выбран патент № 2214303 "Устройство для перемешивания и способ его применения для получения однородных смесей".

Устройство для перемешивания

Изобретение изображённое на рисунке 3.2 относится к устройствам для перемешивания, предназначенным для приготовления растворов, эмульсий, красок, суспензий, композиций сыпучих материалов, и может быть использовано в химической, пищевой, лакокрасочной, строительной и других отраслях промышленности.

Рисунок 3.2 - Устройство для перемешивания и получения однородных смесей

Устройство для перемешивания, содержащее резервуар, подвижно расположенный в стойках, и мешалку, установленную на приводном валу, дополнительно содержит привод колебательного движения резервуара совместно с установленной в нем мешалкой. Привод включает вал с размещенной на нем кулисой, водило, подвижно соединенное с кулисой, и элементы, подвижно соединяющие водило с резервуаром.

Мешалка для перемешивающего устройства выполнена в форме профилированного набора лопастей, установленных в несколько ярусов. Устройство позволяет достичь эффективного сочетания двух видов воздействий на обрабатываемую смесь компонентов: воздействия мешалки, совершающей круговое движение по всей высоте рабочего объема резервуара, и воздействия резервуара, совершающего колебательное движение с большой амплитудой (45о и более).

Устройство эффективно для получения однородных порошковых композиций, включающих трудно перемешиваемый компонент в количестве до 1,0 мас. %, в том числе порошковых лакокрасочных композиций для покрытий с металлическим эффектом.

Недостатки конструктивного решения

Данное конструктивное решение не эффективно в следствии того, что при качательном движении резервуара с вращающейся массой имеется два вида движения - относительное и переносное. При этом, как известно из теоретической механики, неизбежно возникает дополнительная динамическая сила, вызванная ускорением Кориолиса (сила Кориолиса), которая определяется по известной зависимости:

F = m (2 w V), (3.1)

Где: m - перемешиваемая масса;

w - угловая скорость мешалки;

V - линейная скорость при качании.

Из приведенной формулы видно, что при значительных скоростях и большой массе сила Кориолиса будет очень большой. Вследствие того, что направление вектора скорости качания изменяется, будет изменяться и направление вектора силы Кориолиса. Вследствие воздействия этой силы очень быстро будут разрушаться опорные узлы (подшипники) устройства и другие детали, в частности лопасти и места их крепления к валу мешалки.

Планетарный смеситель вязких масс

Устройство № 3 - в качестве аналога был выбран патент № 2411073 "Планетарный смеситель вязких материалов"

Планетарный смеситель вязких материалов, кинематическая схема которого представлена на рисунке 3.3, относится к оборудованию для перемешивания различных вязких материалов и может найти применение в различных отраслях промышленности для получения однородной смеси.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение качества и производительности процесса перемешивания за счет интенсивной обработки вязких материалов по всему объему смеси, а также за счет самоочищения рабочих органов от налипших веществ.

Сущность изобретения заключается в том, что в планетарном смесителе вязких материалов, содержащем двигатель, установленные в корпусе рабочие органы, планетарный привод которых выполнен в виде установленного на ведущем валу водила и сателлитов в зацеплении с центральным зубчатым колесом, и кинематические связи в составе планетарного привода, привод рабочих органов выполнен в виде планетарного механизма с двумя соосно расположенными сателлитами, один из которых выполнен с внешними зубьями, а другой - с внутренними, зацепляющимися с разными центральными колесами, которые имеют кинематическую связь с корпусом, при этом на каждом из сателлитов с разными смещениями от оси сателлитов установлен отдельный рабочий орган.

Расположение рабочих органов

Применение двух расположенных близко друг к другу рабочих органов, каждый из которых имеет планетарное движение, в заявленной конструкции смесителя приводит к усложнению траектории движения рабочих органов во всем объеме перемешиваемых вязких материалов, к устранению непромесов и повышению качества и производительности процесса перемешивания.

Применение двух расположенных близко друг к другу рабочих органов в заявленной конструкции смесителя обеспечивает также периодическое самоочищение рабочих органов от налипших вязких материалов в моменты их прохождения друг относительно друга с малым зазором.

Соединение центральных зубчатых колес с корпусом посредством кинематических связей, выполненных в виде жестких элементов, позволяет упростить конструкцию планетарного смесителя вязких материалов.

Соединение зубчатых колес с корпусом

Соединение центральных зубчатых колес с корпусом посредством кинематических связей, выполненных в виде упругих элементов, позволяет дополнительно усложнить траекторию движения рабочих органов за счет деформации этих элементов при работе смесителя и тем самым устранить непромесы во всем объеме перемешиваемых материалов.

Рисунок 3.3 - Планетарный смеситель вязких материалов

Смеситель содержит двигатель 1, установленные в корпусе 2 рабочие органы 3 и 4, планетарный привод которых выполнен в виде планетарного механизма с двумя соосно расположенными сателлитами 5 и 6. На ведущем валу планетарного механизма установлено водило 7. На водиле находится общая ось сателлитов 5 и 6. Сателлит 5 имеет внешние зубья, а сателлит 6 - внутренние. Сателлиты 5 и 6 зацепляются с центральными колесами 8 и 9 соответственно.

Центральные колеса 8 и 9 соединены с корпусом 2 посредством кинематических связей 10 и 11. Рабочие органы 3 и 4 установлены на сателлитах 5 и 6 с разными смещениями от оси сателлитов. Часть корпуса 2 выполнена в виде дежи 12.

Таким образом, применение заявленного планетарного смесителя для перемешивания вязких материалов позволяет устранить непромесы и повысить качество и производительность процесса перемешивания, а также обеспечивает самоочищение рабочих органов от налипших вязких материалов.