Электродвигатель с постоянным магнитом в качестве приводного механизма мешалки

Изобретение относится к устройствам для перемешивания и может использоваться в сосудах для растворения, башнях-накопителях и подобных им емкостях, используемых в деревообрабатывающей промышленности. Мешалку можно прикрепить к днищу, стенке или крышке смесительной емкости. Приводной механизм мешалки включает диск, прикрепленный к концу вала, противоположному рабочему органу мешалки, и кожух, который окружает диск. Диск снабжен постоянными магнитами, взаимодействующими с катушками, установленными на стенках кожуха, окружающего диск. Диск с магнитами и кожух с катушками образуют электродвигатель с постоянным магнитом. Технический результат состоит в упрощении конструкции, уменьшении габаритов при повышении надежности мешалки. 17 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Настоящее изобретение относится к мешалке. Настоящее изобретение относится именно к такой мешалке, которую можно прикрепить к днищу, стенке или крышке смесительной емкости. В соответствии с настоящим изобретением эта мешалка особенно подходит для тех случаев, когда требуется относительно большая и медленно вращающаяся мешалка, а место для ее установки ограничено. Например, такого рода мешалки используются в сосудах для растворения, башнях-накопителях и подобных им емкостях, используемых в деревообрабатывающей промышленности.

Из предшествующего уровня техники известны мешалки, подобные той, которая показана на фиг.1 или раскрывается в патенте US 5040899, где эта мешалка выполнена как составная конструкция в соединении с монтажным фланцем, с помощью которого эта мешалка может быть установлена в том месте, где она используется. В конструкции, показанной на фиг.1, внутри фланца мешалки для вала этой мешалки установлен подшипник. Таким же образом на этом фланце установлена одним своим концом опора, показанная на фиг.1 в виде конуса, которая проходит внутрь смесительной емкости, а на противоположном конце этой опоры установлен второй подшипник для вала мешалки. Другими словами, вал мешалки опирается в целом на монтажный фланец. На конце вала мешалки внутри смесительной емкости установлен рабочий орган мешалки, причем рабочий орган мешалки чаще всего представляет собой обычный пропеллер. Непосредственно с наружной стороны монтажного фланца к одному из концов вала мешалки присоединено зубчатое колесо, при этом зубчатое колесо образует одну часть понижающей передачи мешалки. Другая часть этой понижающей передачи установлена таким образом, чтобы контактировать с указанным зубчатым колесом так, что ее приводной вал установлен предпочтительно, но не обязательно с помощью подшипников одним своим концом на указанном монтажном фланце, а другим своим концом у корпуса, который установлен в соединении с монтажным фланцем. Приводной вал снабжен на своем внешнем конце промежуточной муфтой, одна часть которой установлена на валу обычного приводного двигателя. Этот приводной двигатель имеет обычное расположение, такое как в варианте осуществления, показанном на чертеже, где он размещен непосредственно за промежуточной муфтой, то есть снаружи от нее, если смотреть от смесительной емкости.

В некоторых случаях описанная выше понижающая передача, выполняющая свои функции с помощью зубчатых колес, заменена в приводе мешалки на ременной привод.

Недостатком вышеупомянутого воплощения является необходимость в относительно большом пространстве вокруг емкости смесителя. Выполнение такого требования может иногда привести к значительным ограничениям относительно местоположения как емкостей, так и мешалок, собираемых для работы в этой емкости.

К другим недостаткам относятся различные факторы, зависящие от механической конструкции привода мешалки, например:

части, подверженные износу, такие как подшипники, зубчатые колеса или ремни,

необходимость в техобслуживании привода, таком как смена масла, периодическая смазка или натяжка ремня,

управление работой и мониторинг состояния оборудования,

дополнительная нагрузка от приводного механизма, влияющая на работу мешалки, например осевая нагрузка от сил передачи или радиальная нагрузка от натяжения ремня,

подверженность поломкам, поскольку конструкция привода размещена относительно высоко.

Задачей настоящего изобретения является устранение, по меньшей мере, некоторых из недостатков мешалок предшествующего уровня техники, предлагая новый, не нуждающийся в обслуживании привод, который можно установить непосредственно на валу мешалки без отдельного механизма понижающей передачи или другого ему подобного механизма.

Другие свойства, типичные для мешалки, выполненной в соответствии с настоящим изобретением, становятся очевидными из прилагаемой формулы изобретения.

Преимущества конструкции мешалки, выполненной в соответствии с настоящим изобретением, сводятся, например, к следующим:

приводной механизм не включает такие части, как подшипники, зубчатые колеса или ремни, подверженные износу вследствие участия в силовой передаче;

приводной механизм не требует техобслуживания, такого как смена масла, периодическая смазка или натяжка ремня;

приводной механизм не требует управления или мониторинга;

риск поломки такого приводного механизма почти отсутствует;

мешалка не подвергается дополнительной нагрузке, такой как осевая нагрузка сил передачи или радиальная нагрузка из-за натяжения ремня;

приводной механизм защищает вал мешалки и ее рабочие органы от повреждений вследствие перегрузок, поскольку кривая изменения крутящего момента данной машины представляет горизонтальную линию.

Данная мешалка описана в соответствии с настоящим изобретением более подробно со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:

на фиг.1 схематично изображена мешалка в соответствии с предшествующим уровнем техники, и

на фиг.2 схематично изображена мешалка в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.1 показана обычная конструкция мешалки в соответствии с предшествующим уровнем техники, где мешалка 2 выполнена как составная конструкция в соединении с монтажным фланцем 10, с помощью которого эта мешалка может быть установлена в том месте, где она используется. В конструкции, показанной на фиг.1, внутри фланца 10 мешалки установлен подшипник 12 для вала 14 этой мешалки. Таким же образом на фланце 10 установлена одним своим концом опора, показанная в данном варианте в виде конуса 16, проходящая внутрь смесительной емкости (не показана, но на чертеже предполагается ее расположение направо от фланца 10). А на противоположном конце этого конуса на валу 14 мешалки расположен второй подшипник 18. Другими словами, вал мешалки 14 опирается в целом на монтажный фланец 10, одним своим концом непосредственно, а другим концом через опору 16. Рабочий орган 20 мешалки установлен на конце вала 14 мешалки внутри смесительной емкости. Рабочий орган 20 мешалки чаще всего представляет собой обычный пропеллер с множеством лопастей. Непосредственно с наружной стороны монтажного фланца 10 (если смотреть из емкости) к одному из концов вала 14 мешалки присоединено зубчатое колесо 22, при этом данное зубчатое колесо образует одну часть понижающей передачи мешалки 2. Другая часть этой понижающей передачи установлена таким образом, чтобы контактировать с зубчатым колесом 22 так, что ее приводной вал 24 установлен предпочтительно, но не обязательно с помощью подшипников одним своим концом на вышеупомянутом монтажном фланце 10 и другим своим концом у корпуса 26, который установлен в соединении с монтажным фланцем 10. Указанный приводной вал 24 присоединен с помощью обычной соединительной муфты 28 к валу 32 обычного приводного двигателя 30. Этот приводной двигатель 30 имеет обычное расположение, как в варианте осуществления, показанном на чертеже, где он показан расположенным непосредственно за соединительной муфтой 28, то есть снаружи от нее, если смотреть от смесительной емкости.

Хотя из варианта осуществления, показанного на фиг.1, это и не становится ясным, но поскольку понижающая передача является механической, то она нуждается в смазке, что означает, что эта понижающая передача должна быть размещена в изолированном закрытом пространстве в корпусе 26 мешалки. В дополнение к изолирующим элементам указанное пространство в корпусе также должно содержать средства для мониторинга количества расходуемого масла, которое может быть представлено, например, масломерной линейкой, окошком для осуществления контроля уровня жидкости или другим подобным средством.

Другой путь преобразования производимого электродвигателем сравнительно небольшого крутящего момента в больший крутящий момент, который лучше подходит для данной мешалки, когда в то же время высокая частота вращения электродвигателя превращается в более низкую частоту вращения мешалки, состоит в том, чтобы использовать ременную передачу, но она требует мониторинга состояния ремня, равно как и его защитного покрытия, ввиду возможных повреждений этого ремня. Оба привода подвергают вал самого привода, а также и вал мешалки воздействию как радиальных, так и осевых нагрузок.

Вышеупомянутые проблемы были, например, решены при создании мешалки в соответствии с вариантом осуществления, показанным на фиг.2, путем использования в качестве привода мешалки нового типа электродвигателя с постоянным магнитом. Он еще также называется электродвигателем магнитного потока. Мешалка, показанная на фиг.2, частично, в основном в качестве частей, находящихся внутри смесительной емкости, включает те же самые элементы, что и мешалка, выполненная в соответствии с предшествующим уровнем техники, при этом одинаковые части на обоих чертежах обозначены одними и теми же ссылочными номерами. Другими словами, мешалка, выполненная в соответствии с настоящим изобретением, прикреплена к смесительной емкости при помощи монтажного фланца 40, от которого внутрь этой емкости проходит опора 16 для мешалки, при этом опора имеет коническую форму или какую-нибудь другую подходящую форму. Подшипник 18 на валу 42 и, по меньшей мере, уплотнительная прокладка, требуемая для установки этого подшипника, размещены на противоположном конце указанной опоры 16. Рабочий орган 20 мешалки установлен обычным образом на валу 42 этой мешалки.

Вал 42 мешалки установлен также с помощью подшипника 44 на монтажном фланце 40. Как исключение по сравнению с конструкционным решением предшествующего уровня техники, вал 42 мешалки проходит дальше от стенки, днища или крышки смесительной емкости, так что на некотором расстоянии от монтажного фланца 40 на валу 42 предпочтительно, но не обязательно на одном его конце установлен радиальный диск 48, при этом диск 48 снабжен постоянными магнитами, расположенными по окружности на равном расстоянии друг от друга. Указанный диск 48 и конец вала окружены кожухом 50, радиальные стенки 52, 54 которого снабжены катушками 56, которые по существу обращены в сторону постоянных магнитов диска. Однако катушки 56 можно найти только на одной стороне диска 48, другими словами, только на одной стенке кожуха 50, но предпочтительно, чтобы кожух 50 обеспечивался катушками 56 по обеим сторонам диска 48. Другими словами, диск 48 образует ротор 48 электродвигателя 46 с постоянным магнитом, а кожух 50 с катушками 56 образует статор указанного электродвигателя. В показанном на чертеже варианте осуществления статор 50 прикреплен к монтажному фланцу 40 мешалки с помощью промежуточной муфты 58. Таким образом, приводной механизм 46 работает по принципу электродвигателя с постоянным магнитом так, что крутящий момент для вала 42 вырабатывается с помощью электричества при прохождении через катушки 56 статора 50 к ротору 48, снабженному постоянными магнитами. Работа электродвигателя с постоянным магнитом регулируется преобразователем частоты, с помощью которого можно надежно и точно регулировать как частоту вращения электродвигателя, так и крутящий момент, который он производит.

Описанный выше вариант осуществления позволяет установить привод мешалки очень близко от стенки смесительной емкости или в другом подобном положении, куда прикрепляется фланец мешалки. Фактически единственная операция, для которой требуется некоторое расстояние от стенки смесительной емкости или другого подобного ей объекта, это смазка подшипника 44, которую, однако, предпочтительно выполнять снаружи от смесительной емкости, другими словами, между монтажным фланцем 40 мешалки и статором 50 электродвигателя 46 с постоянным магнитом. Однако, если установить корпус подшипника на фланце 40 так, чтобы этот подшипник располагался немного ближе к рабочему органу 20 мешалки, то смазка этого подшипника может выполняться с помощью каналов, выполненных в самом фланце, в результате чего статор электродвигателя с постоянным магнитом может быть установлен непосредственно на монтажный фланец мешалки. В некоторых случаях возможно даже объединить фланец 40 мешалки и кожух 50 вблизи боковой стенки 54, относящейся к кожуху 50 и обращенной в сторону фланца 40.

Как видно из приведенного выше описания, предлагается новый тип мешалки, которая отличается значительно более простым исполнением, большей надежностью и занимает меньше места по сравнению с мешалками предшествующего уровня техники. Однако следует понимать, что настоящее изобретение не ограничено описанными здесь вариантами осуществления, данное описание предполагает наличие различных комбинаций и/или модификаций, свойственных настоящему изобретению, не выходящих при этом за рамки настоящего изобретения, как оно описано в прилагаемой формуле изобретения.

1. Мешалка для использования в сосудах для растворения или башнях-накопителях деревообрабатывающей промышленности, содержащая, по меньшей мере, один монтажный фланец (40), посредством которого мешалка прикреплена к емкости или башне, вал (42) мешалки, установленный посредством подшипников (44, 18) на монтажном фланце (40) и на опоре (16), проходящей от монтажного фланца (40) в емкость или башню, рабочий орган (20) мешалки, установленный на конце со стороны опоры вала мешалки, и приводной механизм для мешалки, отличающаяся тем, что приводной механизм содержит диск (48), прикрепленный к концу вала (42) мешалки, противоположному рабочему органу (20) мешалки, и кожух (50), окружающий указанный диск, при этом диск (48) снабжен постоянными магнитами, взаимодействующими с катушками (56), расположенными на, по меньшей мере, одной стороне диска и на, по меньшей мере, одной стенке (52, 54) кожуха (50), окружающего диск (48) или совместно с ней образующего электродвигатель с постоянными магнитами.

2. Мешалка по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна стенка, на которой расположены катушки (56), представляет собой радиальную боковую стенку (52, 54) кожуха (50), окружающего диск (48).

3. Мешалка по п.1, отличающаяся тем, что катушки (56) расположены на обеих радиальных боковых стенках (52, 54) кожуха (50), окружающего диск (48).

4. Мешалка по п.1, отличающаяся тем, что указанные постоянные магниты расположены на диске (48) по окружности на одинаковом расстоянии друг от друга.

5. Мешалка по п.2, отличающаяся тем, что указанные постоянные магниты расположены на диске (48) по окружности на одинаковом расстоянии друг от друга.

6. Мешалка по п.3, отличающаяся тем, что указанные постоянные магниты расположены на диске (48) по окружности на одинаковом расстоянии друг от друга.

7. Мешалка по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что кожух (50) прикреплен к фланцу (40) мешалки с помощью своей боковой стенки (54).

8. Мешалка по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что кожух (50) прикреплен к фланцу (40) мешалки с помощью промежуточной муфты (58).

9. Мешалка по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что кожух (50) объединен с фланцем (40) мешалки.

10. Мешалка по п.1, отличающаяся тем, что фланец (40) мешалки снабжен устройством для смазки подшипника (44), установленным на фланце (40).

11. Мешалка по п.2, отличающаяся тем, что фланец (40) мешалки снабжен устройством для смазки подшипника (44), установленным на фланце (40).

12. Мешалка по п.3, отличающаяся тем, что фланец (40) мешалки снабжен устройством для смазки подшипника (44), установленным на фланце (40).

13. Мешалка по п.1, отличающаяся тем, что посредством фланца (40) она установлена на днище, стенке или крышке емкости или башни.

14. Мешалка по п.2, отличающаяся тем, что посредством фланца (40) она установлена на днище, стенке или крышке емкости или башни.

15. Мешалка по п.3, отличающаяся тем, что посредством фланца (40) она установлена на днище, стенке или крышке смесительной емкости или башни.

16. Мешалка по п.10, отличающаяся тем, что посредством фланца (40) она установлена на днище, стенке или крышке емкости или башни.

17. Мешалка по п.11, отличающаяся тем, что посредством фланца (40) она установлена на днище, стенке или крышке емкости или башни.

18. Мешалка по п.12, отличающаяся тем, что посредством фланца (40) она установлена на днище, стенке или крышке емкости или башни.