專利名稱：混合器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混合器裝置，且特別是涉及工業(yè)應(yīng)用的大型、重型及大功率混合器裝置。
本發(fā)明特別適用于裝備在大型密閉容器內(nèi)混合或攪拌物料的裝置，該容器所盛的是高壓和高溫的物料。本發(fā)明也提供了一種組件，在該組件內(nèi)，混合器電機、變速器、軸承和密封件是分別地設(shè)置的，易于保養(yǎng)、修理及更換。該組件還可在重型、大型、大功率混合器((本發(fā)明特別適用于它們)以外的其它混合器上得到應(yīng)用。
特別適用本發(fā)明的混合器可具有約700額定馬力的電機及重型變速器(齒輪箱)，該變速箱降低電機速度及增大輸出扭矩，以使大批量的物料得以被混合及/或被攪拌。由電機通過變速器驅(qū)動的一葉輪軸使一個或更多的葉輪旋轉(zhuǎn)且被設(shè)置在盛有物料的容器(罐)內(nèi)。這些物料也可是高溫及高壓的，當進行混合和攪拌時，它們必須盛在容器內(nèi)。這些大功率應(yīng)用場合的混合器的尺寸可達10～15英尺長和9～15英尺寬及高?？梢姳仨氈С械闹亓?載荷)是非常大的，例如，超過80，000磅。該容器支承在底座上，該容器在36英尺以上，而直徑在12英尺以上。
迄今實踐中是把混合器支承在容器的頂端部，該容器具有延伸入其內(nèi)的混合器軸。對于高達200馬力和約10，000磅重的混合器，這種支承已經(jīng)獲得了滿意的效果。對于大型混合器，當施加了頂端載荷時，兩種載荷-軸承載荷及動態(tài)載荷-就引起了嚴重的問題。該頂端的剛性是有限的，因此就有些撓曲。由于電機和變速箱內(nèi)的大直徑旋轉(zhuǎn)零件，也由于混合器軸上的彎曲載荷，混合器裝置和頂端部會發(fā)生振動。這種振動表現(xiàn)為搖擺運動。部件可能松脫或搖晃。該振動也能造成疲勞破壞狀態(tài)。
另一種利用特別的結(jié)構(gòu)從底座上支承混合器的方法，由于該結(jié)構(gòu)的高成本及需要幾層高的建筑鋼材而不能令人滿意。再者，該結(jié)構(gòu)占用大量的地面空間，這給安裝容器和必須使用混合器的工廠和機械廠增加了額外費用。振動著的混合器幅射噪音。當大型、大功率混合器零件旋轉(zhuǎn)時，也產(chǎn)生人們不愿聽到的那種高頻率的噪音?；诒Ｗo環(huán)境、健康及安全的理由，希望抑制這種噪音。
本發(fā)明的主要目的是提供特別適用于大功率、重型、大型混合器應(yīng)用場合的改進的混合器裝置，其中該裝置被支承起來，以減小了振動，不需特別的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一個目的是提供具有一種改進的支承結(jié)構(gòu)的混合器裝置，該改進的支承結(jié)構(gòu)可避免把該混合器裝置的重量加在相連的該容器(或罐)的頂端部上。
本發(fā)明的一個進一步的目的是提供改進的混合器裝置，其中混合器的電機，聯(lián)軸器，變速器、密封件及軸承以這種的方式被支承起來，即這些部件易拆卸，易于保養(yǎng)，特別是易于更換密封件。
本發(fā)明的一個更進一步的目的是提供適用采用容器的改進的混合器裝置，該裝置有一種支承結(jié)構(gòu)把朝下的載荷傳至容器的直壁，從而把該混合器重量的70%(或更多)及扭轉(zhuǎn)載荷傳遞到安放該容器的底座上，而避免采用用以支承該混合器環(huán)繞該容器的特別框架或其它結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的一個更進一步的目的是提供改進的混合器裝置，該裝置中，由變速器帶動旋轉(zhuǎn)的葉輪軸組件部分與變速器安排成套裝式的，以使該軸組件適于用內(nèi)提升裝置來提升，例如用液壓缸，而無需用外部的起重機或特別的提升裝置。
簡述之，體現(xiàn)本發(fā)明的混合器裝置被一個支承結(jié)構(gòu)支承在一個容器上。該裝置自身包含一個聯(lián)接在一根葉輪軸上的葉輪，葉輪軸由一電機通過一變速器來驅(qū)動，該裝置存在的靜載荷、動載荷、重直和扭轉(zhuǎn)載荷。所說的容器有邊壁和安放在底座上的底部，該容器還有一頂端部。由混合器裝置產(chǎn)生的載荷大于物料混合期間無振動及無過量撓曲和過大應(yīng)力時頂端部所能支承的載荷。本發(fā)明的支承結(jié)構(gòu)在很大程度上消除了這種振動。這種結(jié)構(gòu)有一個機座，電機和變速器就要設(shè)置其上，而且混合器葉輪軸從機座處延伸入容器內(nèi)，并且葉輪位于容器內(nèi)。若干根柱子以和葉輪從機座向下延伸的相同方向垂直地延伸到幾個位置點，這些位置點沿容器邊壁的圓周彼此間隔分布。這些柱子的端部與容器壁相聯(lián)接，使載荷通過邊壁分布在底座上。邊壁具有大的慣性矩，具有一定剛性，足以防止由混合器裝置的載荷引起的過量振動。抑制噪音的罩子可以安置在機座上，蓋在電機和變速器的上方。葉輪軸組件有一主軸，該主軸與變速器的關(guān)系安排成驅(qū)動關(guān)系，并且也安排成套裝關(guān)系，因此允許容器發(fā)生膨脹(因壓力和溫度升高造成)，使各種機器部件(諸如軸承)不致過載，從而延長它們的壽命。一個部件支承著混合器的軸承和密封件并含有提升裝置，提升裝置的作用是提升軸和使軸穿過變速器而伸縮，從而允許該軸脫開聯(lián)接，以便能拆卸和更換密封件。組件的所有其它零件都分別設(shè)置在機座上面或在機座的下方，并且易于接近，以便于保養(yǎng)。
結(jié)合附圖閱讀下列描述后，本發(fā)明的前述的和其它的目的、特征和優(yōu)點，以及它的目前的最佳實施例，將變得更明顯。


圖1是體現(xiàn)本發(fā)明的安裝在容器上面的混合器裝置的正視圖;
圖2是沿圖1中的2-2線的俯視圖;
圖3是沿圖1中的3-3線取的裝置的一側(cè)視圖;
圖4是沿圖1中的4-4線取的另一側(cè)的視圖;
圖5是沿圖1中的5-5線取的局部俯視圖;
圖6是更詳細地表示軸承部件和軸提升機構(gòu)的正視圖;
圖7是圖1中用虛線7指出的區(qū)域的局部放大視圖;
以及圖8A和8B是圖1中被虛線8A及8B圍住的區(qū)域的放大視圖;
參看圖1，該圖示出了一容器10，它具有一頂端12和一底部14。該底部置于底座16上。該容器可以有例如36英尺高和近33英尺的直徑。該容器的邊壁是圓筒狀。該容器可以例如是鋼的，有幾英寸厚及鍍以抗腐蝕材料，例如鈦。為了混合和攪拌，該容器適于盛裝高溫高壓的物料。借助于密封組件18，這些壓力在容器內(nèi)保持不變，混合裝置22的葉輪軸20穿過密封組件18而延伸。在軸20上可有一個更多的葉輪24。
通過電機26去驅(qū)動混合器裝置的葉輪軸，電機的輸出軸通過一撓性聯(lián)軸器28與裝在齒輪箱內(nèi)的變速器30聯(lián)接。該齒輪箱有一頂板32和一底板34，與機座36相接。電機26安裝在機座26的電機座38上面(同時見圖8B)。齒輪箱的底板34也安裝在機座上面，聯(lián)軸器28上的聯(lián)軸器護罩的底板也是如此。各種部件的組合體的尺寸和重量是非常大的。例如，該電機可能是一個700馬力的電機，直徑為幾英尺(例如4～6英尺)，長幾英尺(例如6英尺)及重17，700磅。齒輪箱可以長10英尺和高4英尺，它幾乎和機座一樣寬(見圖2)和且重達18，000磅。機座有一主體部件40，它是由一對橫向配置的工字梁42和43構(gòu)成的。該工字梁具有上部和底部凸緣及腹板。圓柱形抗扭筒配置在腹板之間并把梁隔開，圓柱形抗扭筒提供了所需的剛度，以減少齒輪箱的扭轉(zhuǎn)變形，而扭轉(zhuǎn)變形可導(dǎo)致齒輪的不對中性。梁42和44的相對兩端頭是被封蓋的，左端頭用板48封蓋，而右端頭用橫梁50封蓋。這橫梁也可以是工字梁，在中間和機座36的主體部件的中心線52相交(見圖2和3)。橫梁50的聯(lián)接是借助于在主體梁42和44的右端頭開缺口或進行封蓋來實現(xiàn)的(見圖8A的54處)。拼接板56和58用螺栓聯(lián)接在梁的凸緣上，帶角撐板60的壓板58被焊在工字梁的右端上。橫梁用螺栓聯(lián)接在壓板和拼接板上以提供主體件40，這樣一個堅固的、剛性好的組件構(gòu)成機座36。
本發(fā)明對利用容器10的邊壁的高載面模量和大慣性矩有利。在這里，該容器的剛性最好?；旌涎b置被聯(lián)接在邊壁上，某種意義上正是利用這一點，使其重量的70%(或更多)被邊壁所承受，並通過邊壁傳至底座16。完全不需要將占去容器10周圍的附加空間並需要一種相當于為建筑物豎立鋼架似的結(jié)構(gòu)物的附加的結(jié)構(gòu)。由于慣性矩大，混合裝置就具有高的剛性而減小了振動。如果混合裝置安裝在頂端部12的上面，由于頂端部中心的偏心型載荷，將產(chǎn)生這種振動。
頂端部承受著混合器的部分載荷，即由軸承部件62產(chǎn)生的載荷，承重部件和具有開口66(見圖5和6)的墊塊65聯(lián)接，開口66鑲有由抗腐蝕材料制成的襯套68。開口64和頂壁12(見圖6)的中央開口或噴嘴開口70對直。一頂板76橫跨在側(cè)板64、62之間的側(cè)板78。軸承部件62是具有側(cè)板64(見圖3)的一個盒子，它具有開口72。軸承部件有一底部凸緣74，凸緣74用螺栓和墊塊65聯(lián)接。
軸承部件包含一密封組件80，密封組件80頂部的軸承和浮動軸承96抗衡葉輪軸組件20的彎曲力矩。葉輪軸的軸伸82穿過密封組件80內(nèi)的軸承。密封盒84由組件80中的支持器86支持。
法蘭式聯(lián)軸器88使葉輪軸20及軸伸82聯(lián)接。軸伸中有一個法量式聯(lián)軸器90，它使密封盒的更換變得容易。在軸伸82和主軸94之間也有一個撓性聯(lián)軸器92?；旌掀鬏S20、軸伸82、主軸94和各聯(lián)軸器構(gòu)成混合器軸組件。軸承盒62的頂部含有浮動軸承96，浮動軸承96有一個軸承零件98，它可旋轉(zhuǎn)並在杯狀零件102中作軸向滑動(在葉輪軸組件的旋轉(zhuǎn)軸線100的方向上)。軸承零件98最好是用球形滾子軸承，它壓在軸承96外殼(一杯狀件)的壁的內(nèi)圓周面上。軸承96可充滿油來加以潤滑(油或脂)，而油封104可防止?jié)櫥瑒┮萋?，潤滑劑是通過油嘴108注入杯狀件內(nèi)的。上油封104是在軸承96的一個封閉板106上。錐狀薄(金屬)板110把軸承元件鎖定在軸伸82上，以便共同旋轉(zhuǎn)。上撓性聯(lián)軸器140(見圖7)有很多便利之處，因為它允許軸組件作軸向移動。這種軸向移動發(fā)生在工作期間，因為容器12要隨其內(nèi)溫度及壓力的增加而膨脹。
軸組件與齒輪箱30中的變速器是套裝關(guān)系;即主軸94與變速器中的傳動齒輪是套裝關(guān)系。如圖7清楚所示，變速器的輸出軸120向上延伸，穿過齒輪箱的頂蓋32，穿過帶油封124的法量122。油封124含有注入變速器的油，輸出軸126和一齒式聯(lián)軸器140相聯(lián)接。這個聯(lián)軸器就作為剛性半聯(lián)軸器128來用，借助于與輸出軸126的頂部的壓配合關(guān)系，剛性半聯(lián)軸器被聯(lián)接起來。剛性半聯(lián)軸器用螺栓與撓性半聯(lián)軸器130聯(lián)接，撓性半聯(lián)軸器130具有花鍵132，花鍵132與套筒136上的齒輪齒嚙合，套筒136與主軸94的上端部相聯(lián)。這樣一來，主軸94和整個軸組件就能沿軸線100上下移動相當大的距離。當容器由于其內(nèi)產(chǎn)生的溫度和壓力而膨脹時，這一運動就使軸組件能夠移動，并且允許軸組件為更換密封件而被提升，就如下面將要解釋的那樣。
齒輪箱30的頂板32上面的護罩138封住了可軸向移動的齒式聯(lián)軸器140。外護罩142與由機座36底部延伸的部分相聯(lián)接，以保護撓性聯(lián)軸器92。聯(lián)軸器92把混合器的載荷隔開，特別是隔開所有的彎曲力矩，該彎曲力矩的傳遞是經(jīng)過浮動軸承96、主軸94到達變速器。出于抑制噪音的目的，其它的撓性密封件可環(huán)繞主軸配置在罩子142的頂部。
銷148用于使軸承件和機座對準。如圖1所示，變速器、容器10中的開口70全都排列成一條線，所有部件都和混合器軸組件的軸線同軸，該軸線就是混合器軸及葉輪24的旋轉(zhuǎn)軸線(見圖1)。
如上面所指出的，僅有小部分載荷由容器的頂端部所承受?；旌掀餮b置產(chǎn)生的載荷的大部分(超過70%)是由容器10的邊壁來承受的，而邊壁處的截面彈性模量是最高的。這是通過采用支承腳(或柱)160、162、164、166來實現(xiàn)的。這些柱子從機座36的底部伸出並與底座16垂直。柱160～166是筒狀元件，它具有凸緣168，凸緣168和工字梁42及44的凸緣用螺栓聯(lián)接(分別對應(yīng)于支承腳160及162，見圖8B)，以及經(jīng)下拼接板58和橫梁50的腹板聯(lián)接(見圖8A)。
混合器組件產(chǎn)生的載荷，通過有效的三點(相隔120°)接頭，被均勻地分布在容器10的邊壁上。如圖2所示，兩個支腳彼此緊密相鄰而且靠近機座部件的主體件40的左端頭。位于橫梁50的端頭的其它支承腳，基本上位于容器10的圓周上120°點處(介于支承腳162和164之間的部位)。在支承腳160～166的底部，有用于和墊塊170、172、174、176聯(lián)接(用螺栓)的凸緣。這些墊塊相對機座36的主體部件的中心線50對稱地設(shè)置。它們基本上沿容器邊壁的圓周相隔120°設(shè)置(考慮到凸緣170和172是沿容器10的邊壁和中心線52的交會處設(shè)置的)。由混合器裝置的重量及混合器軸上的扭轉(zhuǎn)力產(chǎn)生的載荷被均勻地分布在邊壁上，而且這以后朝下傳遞給底座。
為了實現(xiàn)和支承腳160～166的聯(lián)接，每個墊塊170～176上都采用了焊接件，該焊接件由帶凸緣的圓筒形零件178和角撐板180組成，零件178具有和支承腳160～166的下端部的凸緣聯(lián)接(用螺栓)用的凸緣。斜撐件182、184、186和188聯(lián)接在支承腳和主體部件的梁42及44之間，以及支承腳和橫梁之間，在結(jié)構(gòu)上進一步加強了對橫向和扭轉(zhuǎn)載荷的支承能力，并為這些載荷經(jīng)由支承腳160～166傳至底座提供了方便。
參見圖6，它顯示了兩個液壓缸190及192。這些油缸用銷軸鉸接頭與支承部件62的頂板76及支桿194相聯(lián)接，支桿194是從密封組件80的頂板196的每一邊向外延伸的，為了更換密封盒84，卸去齒式聯(lián)軸器護罩138(見圖7)並移去齒式半聯(lián)軸器130及128，以松開主軸94及整個軸組件。螺栓198被卸去。液壓缸進行拉入動作。這就提升了整個葉輪軸組件。法量式聯(lián)軸器88被拉升至墊塊65的上方。一支持板(圖中未表示)架在開口70上后附接在聯(lián)軸器88上，以便在更換密封件期間支住軸20。在卸去聯(lián)軸器90和浮動軸承96的螺栓后主軸94及軸伸82就可被提升。然后密封盒84就可被移開及更換。然后液壓缸190及192進行降下動作，而各部件按圖6所示的位置重新組裝起來。
通過前面的描述，很顯然地提供了改進的混合器裝置，它具有一種支承結(jié)構(gòu)，因混合器裝置的獨立部件使它們在保養(yǎng)上快捷容易，而且便于維護，特別是便于更換密封件，因此使重型、大型混合器部件的安裝得以實現(xiàn)。該支承結(jié)構(gòu)也保證了剛性的、牢固的支承，可防止搖晃和振動誘發(fā)的其它效應(yīng)。當需要抑制噪音時，可在機座36的主體部件頂部上面設(shè)置一個如圖1中用虛線200標志的盒子，罩住電機聯(lián)軸器和變速器。這個盒子可帶吸音襯(諸如鉛)及孔壁，以提供能抑制噪音的消音結(jié)構(gòu)或類似的東西。
此處描述的系統(tǒng)中的其它變化和改進，均在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，前面的描述將只作為示例之用而沒有限制意義。
權(quán)利要求
1.一種被一支承結(jié)構(gòu)支承在一容器上的混合器裝置，該裝置包括有葉輪，該葉輪與一葉輪軸聯(lián)接，電機通過變速器來驅(qū)動葉輪軸，變速器的載荷作用在容器上；容器具有邊壁、放置在底座上的底部和頂端部；在該容器內(nèi)物料被所說的葉輪混合；裝置的載荷比所說的容器的頂端部在無振動時所能承受的載荷大；當混合器裝置完全支承在所說的頂端部時，在混合所說的物料期間，振動可引起混合器裝置搖晃和引致容器的災(zāi)難性損壞；所說的支承結(jié)構(gòu)含有一機座，所說的電機和變速器就設(shè)置在它上面，所說的混合器軸從機座延伸入所說的容器內(nèi)，並且所說的葉輪設(shè)置在所述容器內(nèi)；若干根柱子以和葉輪從所說的機座向下延伸的相同方向，垂直地延伸到幾個位置，這幾個位置彼此間隔地沿所說的容器的所說的邊壁圓周分布；而所說的支承腳具有端頭，和所說的容器的所說的壁相聯(lián)接，以通過所說的邊壁把所說的載荷分布在所說的底座上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，所說的幾個位置沿所說的容器的圓周相隔大約120°分布;
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所說的機座有一縱向主體件和一橫梁部件;該主體件有兩個相對的端頭，該橫梁部件和所說的主體件垂直相交，又在所說的兩個端頭中的一個端鄰近與之聯(lián)接;所說的柱子以懸垂的關(guān)系和所說的橫梁聯(lián)接，同時接點位置在所說的主體件的兩相對側(cè);所說的柱子和所說的主體件在所說的兩相對端頭的另一端頭鄰近以懸垂的關(guān)系相聯(lián)接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其特征在于第一對柱子相對于所說的主體部件橫向地彼此間隔分布，鄰近所說的主體部件的所說的兩個相對端頭中所說的另一個端頭;第二對柱子彼此間隔分布，每一柱子靠近所說的橫梁部件的相對端頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其特征在于所說的電機和變速器被設(shè)置在所說的主體部件上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于，在每一根所說的第一對柱子和所說的主體件之間設(shè)置有斜撐桿。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于，在每一根所說的第二對柱子和所說的主體件之間，設(shè)置有延伸的垂直相交的撐桿。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的裝置，其特征在于所說的容器有一個帶一開口的頂端部，開口構(gòu)成進入所說的容器的入口，所說的葉輪軸具有一延伸部分(軸伸)，它從所說的葉輪軸向上延伸，所說的延伸部分構(gòu)成一般軸，所說的延伸部分和所說的主軸沿同一軸線配置，所說的軸線延伸至所說的變速器，使所說的主軸和是驅(qū)動關(guān)系的變速器相聯(lián)接，以使所說的主軸相對于所說的變速器能伸縮地移動的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其特征在于所說的聯(lián)接意味著有一個配置在所說的變速器上面的齒式聯(lián)軸器，並與所說的主軸同軸，而所說的主軸與所說的齒式聯(lián)軸器相聯(lián)接。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其特征在于在所說的頂端部有一軸承部件，所說的軸伸配置在所說的軸承部件之中，所說的軸承部件有一頂板和一底部，在所說的頂端部、環(huán)繞所說的開口處為所說的軸承部件提供了一支持件，一密封裝置在所說的軸承部件的所說的底部，密封裝置與所說的軸伸有裝配關(guān)系，使所說的密封裝置和所說的軸承部件的所說的頂板之間聯(lián)接的裝置，使在提升密封裝置時能使密封件在其中更換。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的裝置，其特征在于所說的提升裝置包含一對液壓缸。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的裝置，其特征在于還包括一軸承零件，與所說的軸承部件的所說的頂部相聯(lián)接，在該處所說的軸伸構(gòu)成軸頸，所說的軸承零件和所說的軸伸相聯(lián)接並可同時沿軸向移動。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其特征在于所說的主軸和軸伸之間有一撓性的、浮動的聯(lián)軸器。
14.根據(jù)權(quán)利要求5的裝置，其特征在于所說的主體部件上裝設(shè)有噪音抑制裝置，用于抑制由所說的電機、變速器及聯(lián)軸器及其間聯(lián)接部分所產(chǎn)生的噪音。
全文摘要
混合器裝置支承在一容器(10)上，由帶有聯(lián)接梁(42、44)的機座(36)來提供支承，電機(26)和變速器就安置在聯(lián)接梁上。葉輪軸(20)及其伸長部分(軸伸)與變速器被設(shè)置成套裝關(guān)系，沿相同的軸線排成一行。機座(36)與底座平行并支承在立柱(160，162，164，166)上，立柱接在機座的一端頭上以及位于機座另一端的橫梁(50)的相對端上。液壓缸提升起葉輪，穿過變速器向上移動，以使葉輪軸能從密封裝置中脫出，以便容易地更換密封件。
文檔編號B01F15/00GK1062856SQ9111190
公開日1992年7月22日 申請日期1991年12月26日 優(yōu)先權(quán)日1990年12月26日
發(fā)明者羅伯特A·布來克雷, 唐納德G·施爾茨 申請人:通用信號公司