Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КРАСКИ

Изобретение относится к устройствам для приготовления продукции во встряхивающих, качающихся и вибрирующих устройствах и может быть применено в лакокрасочной промышленности.

Известно устройство для приготовления лакокрасочной продукции (патент №1783991, МКИ B01F 11/00, 1992), содержащее снабженный амортизаторами, установленный с возможностью пространственного движения в трех взаимно перпендикулярных плоскостях смеситель, выполненный из секций изготовленных из двух прямоугольников и двух параллелограммов, соединенных попарно своими боковыми сторонами, при этом секции соединены между собой оставшимися свободными сторонами.

Недостатком известного устройства является недостаточная производительность из-за слабой энергоемкости, мощности и частоты взаимодействия потоков перерабатываемого сырья, ограниченные технологические возможности.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является роторный смеситель-диспергатор (а.с. СССР №1673184, МКИ B01F 9/02, 1989) содержащий смеситель, выполненный из секций, смонтированных из плоских элементов в виде треугольников, расположенных под углом к линии транспортирования, загрузочное и разгрузочное приспособления.

Недостатком известного устройства является недостаточная производительность из-за слабой энергоемкости, мощности и частоты взаимодействия потоков перерабатываемого сырья, ограниченные технологические возможности.

Техническим решением задачи является расширение технологических возможностей, повышение производительности.

Техническое решение достигается тем, что в устройстве для приготовления краски, содержащем смеситель, загрузочное и разгрузочное приспособления, смеситель выполнен коническим, ось которого составляет с осью его вращения острый угол α, а торцевые щеки смесителя выполнены эллиптической формы, причем большие диаметры эллипсов торцевых щек повернуты по оси конической поверхности друг относительно друга на угол 30°-150° и смонтированы под острым углом β не только одна к другой, но и под разными углами к оси вращения смесителя, при этом по всей длине смесителя, смонтирована пружина конической формы с плоским сечением витков и с направлением витков, совпадающим с направлением вращения смесителя, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне устройства для приготовления краски.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что смеситель по всей длине имеет переменное не только поперечное, но и продольное сечение, что интенсифицирует процесс приготовления краски.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление смесителя и выполнение его коническим, ось которого составляет с осью его вращения острый угол, а торцевые щеки смесителя выполнены эллиптической формы, причем большие диаметры эллипсов торцевых щек повернуты по оси конической поверхности друг относительно друга на угол 30°-150° и смонтированы под острым углом не только одна к другой, но и под разными углами к оси вращения смесителя, что нарушает стационарность движения потоков сырья, повышает производительность приготовления краски, расширяет технологические возможности, упрощает изготовление.

Новизна заключается в том, что в результате выполнения смесителя коническим, ось которого составляет с осью его вращения острый угол, а торцевые щеки смесителя выполнены эллиптической формы, причем большие диаметры эллипсов торцевых щек повернуты по оси конической поверхности друг относительно друга на угол 30°-150° и смонтированы под острым углом не только одна к другой, но и под разными углами к оси вращения смесителя, потоки сырья-компоненты краски совершают сложное пространственное движение в вертикальной плоскости по эллиптическим траекториям, так как смеситель выполнен коническим, а в горизонтальной плоскости возвратно-поступательное, что повышает производительность приготовления краски, расширяет технологические возможности.

Новизна предложения заключается также в том, что по всей длине смесителя смонтирована пружина конической формы с прямоугольным сечением витков и с направлением витков, совпадающим с направлением вращения смесителя, которая обеспечивает не только перемещение частиц компонентов краски в радиальном направлении, но и способствует интенсификации процесса приготовления за счет того, что частицы краски, совершающие циркуляционное движение внутри смесителя в плоскостях, перпендикулярных ее оси симметрии, встречаясь с витками пружины прямоугольной формы, изменяют траекторию своего движения и перемещаются к периферии смесителя, увеличивают интенсивность их взаимодействия друг с другом и со стенками смесителя, расширяют технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что смонтированная по всей длине смесителя пружина конической формы с прямоугольным сечением витков снабжена устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия, что позволяет влиять на характер движения частиц краски и изменять скорости перемещения от загрузки к выгрузке, расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что направление витков цилиндрической пружины с прямоугольным сечением витков совпадает с направлением вращения смесителя, что обеспечивает транспортировку частиц компонентов краски от загрузки к выгрузке, расширяет технологические возможности.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление конического смесителя и выполнение торцевых щек и расположение их под острым углом одна к другой нарушает стационарность движения частиц компонентов краски, повышает производительность приготовления краски, расширяет технологические возможности, упрощает сборку.

Новизна заключается в том, что в результате выполнения торцевых щек эллиптической формы частицы компонентов краски совершают движение по различным эллиптическим траекториям, размеры которых меняются по длине смесителя, что нарушает стационарность движение частиц компонентов краски и обеспечивает повышение производительности и расширяет технологические возможности.

Новизна усматривается также в том, что поверхность по периметру смесителя выполнена конической, ось которой составляет с осью ее вращения острый угол, и поэтому положение центров симметрии смесителя в виде эллипсов в процессе его вращения подвижно, что увеличивает энергоемкость взаимодействия компонентов краски, пигментов и пленкообразующих, повышает производительность.

Новизна заключается также в том, что большие диаметры эллипсов торцевых щек эллиптической формы повернуты друг относительно друга на некоторый угол, что нарушает стационарность движения потоков компонентов краски, пигментов и пленкообразующих. Поэтому размеры и расположения активного их взаимодействия заметно меняются за время одного оборота смесителя, что обеспечивает не только повышение производительности, но и расширяет технологические возможности.

Новизна усматривается также в том, что расположение торцевых щек под острым углом к оси вращения конической поверхности смесителя обеспечивает не только разность давления на компоненты краски, пигменты и пленкообразующие внутри смесителя, но и перемещение этих масс от загрузки к выгрузке.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено устройство для приготовления краски, общий вид; на фиг. 2 изображено устройство для приготовления краски, пространственное изображение (на чертеже пружина не показана); на фиг. 3 схематично изображено устройство для приготовления краски с верхним предельным значением угла α наклона оси O₁-O₁ конического смесителя 1 с осью его вращения О₂-О₂; на фиг. 4 схематично изображено устройство для приготовления краски с нижним предельным значением угла α наклона оси O₁-O₁ конического смесителя 1 с осью его вращения O₂-O₂; на фиг. 5 показан вид А на фиг. 1 показан схематично поворот торцевой щеки с большим диаметром эллипса D₁ относительного торцевой щеки с большим диаметром D₂ на угол 30° по оси конической поверхности смесителя 1; на фиг. 6 показан схематично поворот торцевой щеки с большим диаметром эллипса D₁ относительного торцевой щеки с большим диаметром D₂ на угол 150° по оси конической поверхности смесителя 1.

Устройство для приготовления краски (фиг. 1, фиг. 2) содержит смеситель 1, загрузочную 2 и разгрузочную 3 цапфы. Ось О₁-O₁ конического смесителя 1 составляет с осью его вращения O₂-O₂ острый угол α. На фиг. 1 показано устройство для приготовления краски, у которого ось смесителя O₁-O₁ составляет с осью вращения O₂-O₂ острый угол α, равный 11°, при этом точка пересечения осей М на виде спереди (фиг. 1) расположена в пределах контура смесителя и в этом случае, как показали опыты, движение компонентов краски становится наиболее активным, так как нарушается стационарность движения потоков частиц компонентов краски. Поэтому оптимальным значением угла α являет угол, при котором ось смесителя O₁-O₁ пересекается с осью вращения O₂-O₂ на виде спереди в точке М в центре смесителя, как на фиг. 1.

На фиг. 3 и фиг. 4 представлены схематично предельные значения угла α наклона оси O₁-О₁ конического смесителя 1 с осью его вращения O₂-O₂, у которых точки М - пересечения осей O₁-O₁ и O₂-O₂ расположены на виде спереди (фиг. 3 и фиг. 4) за пределами контура смесителя.

Смеситель 1 выполнен коническим, а торцевые щеки 4 и 5 выполнены эллиптической формы. Торцевые щеки 4 и 5 конической поверхности смесителя 1 смонтированы под острым углом β=10°-90° не только одна к другой, но и к оси вращения 1 (фиг. 1, фиг. 2). Привод на чертежах не показан.

Большие диаметры эллипсов D₁ и D₂ торцевых щек эллиптической формы 4 и 5 конической поверхности смесителя 1 повернуты по оси О₁-O₁ относительно друг друга на угол 30°-150°. На фиг. 5 схематично показан поворот торцевой щеки 4 с большим диаметром эллипса D₁ относительного торцевой щеки 5 с большим диаметром D₂ на угол 30° по оси конической поверхности смесителя 1. На фиг. 6 схематично показан поворот торцевой щеки 4 с большим диаметром эллипса D₁ относительного торцевой щеки 5 с большим диаметром D₂ на угол 150° по оси конической поверхности смесителя 1. В этих пределах поворота на угол 30°-150° по оси конической поверхности смесителя 1 больших диаметров эллипсов торцевых щек D₁ и D₂ наблюдается значительное повышение энергоемкости соударений частиц компонентов краски, при этом движение компонентов краски становится более активным, так как нарушается стационарность движения потоков частиц компонентов краски, что обеспечивает повышение производительности и расширяет технологические возможности. В пределах поворота по оси конической поверхности смесителя больших диаметров эллипсов D₁ и D₂ торцевых щек от 0° до 30° эффективность поворота и влияние его на повышение производительности незначительны.

Для обеспечения дополнительного продольного перемещения частиц компонентов краски внутри смесителя 1 смонтирована пружина конической формы 6 с плоским сечением витков, с направлением витков, совпадающим с направлением вращения смесителя 1. Пружина 5 оборудована устройством для изменения шага витков пружины 5 путем растяжения или сжатия (на чертежах не показано). Регулировка величины шага витков пружины 5 может производиться в процессе приготовления краски.

Устройство для приготовления краски работает следующим образом.

Посредством загрузочного устройства (на чертежах не показано) внутрь цапфы 2 беспрерывно загружаются частицы компонентов лакокрасочной продукции, пигменты и пленкообразующие. При вращении смесителя 1 компоненты лакокрасочной продукции, пигменты и пленкообразующие совершают движение по различным эллиптическим траекториям, размеры которых меняются по длине конической поверхности смесителя 1. Так как смеситель 1 повернут (фиг. 2) относительно малого диаметра D₂ щеки эллиптической формы 4 конической поверхности смесителя 1 и так как ось симметрии конической поверхности смесителя 1 расположена под углом α к оси его вращения, положение центров симметрии эллипсов в процессе вращения симметрии 1 относительно оси вращение его подвижно. В результате, поток движущихся частиц компонентов лакокрасочной продукции, пигменты и пленкообразующие нестационарен, а размеры и расположение активных зон заметно меняются за время одного оборота смесителя 1. Поэтому в результате нарушения упорядоченности процесса движения частиц компонентов краски движение их становится более активным, ликвидируется зона малоподвижности, возрастает энергоемкость соударений частиц компонентов краски между собой и со стенками смесителя 1, а также с торцевыми стенками 4 и 5, что повышает производительность приготовления краски. Процесс нестационарности движения частиц компонентов краски усугубляется расположением торцевых стенок 4 и 5 эллиптической формы, что существенно меняет направление движения частиц компонентов краски вдоль оси вращения смесителя 1 и создает зоны различного давления торцевых стенок 4 и 5 на частицы компонентов лакокрасочной продукции, пигменты и пленкообразующие.

Поэтому, частицы компонентов лакокрасочной продукции, пигменты и пленкообразующие имеют возможность под воздействием геометрического уклона смесителя 1 и разности давления торцевых стенок эллиптической формы 4 и 5, расположенных друг к другу и к оси вращения смесителя 1 под углом, не только двигаться по сложным траекториям, но и перемещаться в осевом направлении от загрузки к выгрузке, создавая при этом турбулентные потоки частиц компонентов лакокрасочной продукции, пигментов и пленкообразующих.

Процесс движения частицы компонентов лакокрасочной продукции, пигментов и пленкообразующих, которые поднимаются вверх и падают вниз, непрерывен. Поскольку внутренние стенки смесителя 1 расположены под углом не только друг к другу, но и к оси вращения смесителя 1, то в каждой порции сырья, каждая частица компонентов краски перемещается по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс приготовления краски и перетирания друг с другом и со стенками смесителя 1 и повышает производительность приготовления краски, расширяет технологические возможности. Процесс приготовления краски также интенсифицируется смонтированной внутри смесителя 1 пружиной 6 конической формы с плоским сечением витков и с направлением витков, совпадающим с направлением вращения смесителя 1, которая обеспечивает дополнительное продольное перемещение частиц компонентов краски внутри смесителя 1. Пружина 6 оборудована устройством для изменения шага витков путем растяжения или сжатия (не показано). Регулировка величины шага витков пружины 6 может производиться также в процессе приготовления краски, т.е. в процессе работы устройства для приготовления краски.

В зависимости от характеристик компонентов краски, требуемого времени приготовления устанавливается такой шаг пружины, который отвечает оптимальным условиям процесса приготовления краски. Например, если требуется высокая скорость продольного перемещения компонентов краски, то увеличивается шаг пружины 6 и, таким образом, изменяется поток движения компонентов краски, а значит, соответственно изменяется их скорость перемещения от загрузки к выгрузке. Направление витков пружины 6 может совпадать или быть против направления вращения смесителя 1. В нужном положении пружину 6 фиксируют известными приспособлениями (на чертеже не показаны). Регулировка величины шага пружины 6 может быть осуществлена также и в процессе приготовления краски.

Технико-экономические преимущества обеспечиваются за счет нарушения стационарности движения потоков частиц компонентов краски, увеличения их энергоемкости и частоты взаимодействия.