Анализ выбранных аналогов и обоснование прототипа

В ходе информационного поиска было выделено несколько типов устройств, каждый из которых находит применение в определенных условиях.

Устройство № 1 – в качестве прототипа был выбран патент № 2207961 «Устройство для приготовления окрасочных составов».

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».

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.

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.

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.