RU131651U1 - Устройство для смешивания сыпучих материалов - Google Patents

Abstract

Устройство для смешивания сыпучих материалов, включающее цилиндрический корпус, внутри которого по оси расположен горизонтальный приводной вал с несколькими рядами рабочих органов, состоящими из двух независимых частей: наружной и внутренней лопаток, в каждом ряду размещено по два противоположных рабочих органа, рабочие органы соседних рядов смещены относительно друг друга на угол 90°, механизм изменения угла поворота рабочих органов выполнен в полости приводного вала и обеспечивает регулирование положения лопаток в зависимости от периода процесса смешивания, отличающееся тем, что наружная и внутренняя лопатки расположены на приводном валу с взаимным их смещением в осевом и радиальном направлениях и смещением их осей симметрии относительно осей поворота лопаток.

Description

Настоящее устройство относится к области переработки сыпучих материалов, в том числе содержащих наноструктурированные компоненты, и могут быть использованы в химической, строительной, пищевой, фармацевтической промышленности.

Из существующего уровня техники известен смеситель с регулированием пространственного положения перемешивающих лопаток и пружиной с регулируемым усилием сжатия, благодаря которой устанавливается оптимальная упругость перемешивающих лопаток в зависимости от объемного веса смешиваемых материалов и их гранулометрии [см. Патент 94007464 РФ, A1 B01F 15/00. Смеситель / Л.Р.Гуревич, Г.В.Хохлачев, А.Я.Старожицкий, В.С.Щукин (РФ), 27.01.1996]. Недостатком данного смесителя является отсутствие возможности направленного, управляемого изменения пространственного положения лопаток.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является смеситель с возможностью регулирования положения лопаток в зависимости от периода процесса смешивания [Пат. 2398623 Российская федерация, С1, МПК В01F 7/04. Способ смешивания сыпучих материалов и установка для его осуществления/ Демин О.В., Першин В.Ф.; заявитель и патентообладатель Тамб. Гос. Техн. Ун-т - №2000091152 16/15; заявл. 21.04.2009, опубл. 10.09.2010, Бюл. №25.]. Недостатком данного технического решения является то, что отсутствует возможность организации активного перемещения частиц материала в радиальном направлении при различных углах поворота лопаток.

Задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение заключается в сокращении времени смешивания и повышении качества смеси.

Данная задача решается за счет того, что две части лопатки в рядах рабочих органов выполнены с взаимным их смещением в радиальном и осевом направлениях и смещением их осей симметрии относительно осей поворота.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является интенсификация смешивания за счет образования активного крупно- и мелкомасштабного перемещений частиц в радиальном направлении.

Устройство поясняется фиг.1, на которой изображен общий вид смесительного устройства с расположением рабочих органов в рядах и потоками перемещений частиц, и фиг.2, на которой представлены кинетические кривые процесса смешивания (график зависимости коэффициента неоднородности от времени смешивания).

Устройство содержит цилиндрический корпус 1, внутри которого расположен полый вал 2, имеющий привод 3 (фиг.1). На валу 2 радиально по винтовой линии расположены лопатки, состоящие из двух частей: наружной (лопатки 4) и внутренней (лопатки 5). Лопатки 4 и 5 смещены друг относительно друга в осевом направлении на величину в и в радиальном направлении на величину λ (фиг.1). Лопатки 5 расположены ближе к валу 2, а лопатки 4 ближе к корпусу 1 смесительной установки. Оси симметрии лопаток 4 и 5 смещены относительно осей их поворота на величину e, что обеспечивает самостоятельный поворот лопаток на заданный угол α в диапазоне от 0° до 180°. В каждом ряду рабочих органов установлены две лопатки 4 и две лопатки 5, оси которых смещены на угол 90°. Лопатки 4 и 5 жестко соединены с осями 6 и 7 соответственно, расположенными во втулках 8 и 9, имеющих винтовые канавки 10 и 11. Втулки 8 и 9 имеют штифты 12, взаимодействующие с винтовыми канавками осей 6 и 7. Длина канавки 10 по дуге окружности лопатки 4 равна π/2. Длина канавки 11 по дуге окружности лопатки 5 равна π. Направление винтовых канавок 10 и 11 противоположное. В соседних рядах рабочих органов аналогичное расположение рабочих органов. Устройство имеет механизм независимого изменения угла поворота лопаток 4 и 5, выполненный в виде установленных в полости вала 2 центральных штанг 13 и 14 с упорами 15 и 16 соответственно, размещенными по эквидистантным линиям установки втулок 8 и 9 и взаимодействующие с торцами осей лопаток. Упоры 16 соединены со штангой 14 через прорези 17 в штанге 13. Штанга 14 находится в центральной полости штанги 13 с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Штанга 13 установлена в направляющих втулках 18 с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Наружный конец штанги 13 соединен с реверсивным исполнительным механизмом 19 (фиг.1). Наружный конец штанги 14 соединен с реверсивным исполнительным механизмом 20.

При перемещении штанги 13 и 14 одновременно влево на одинаковые расстояния, упоры 13 и 14 нажимают на торцы осей 6 и 7, которые принудительно вместе с лопатками 4 и 5 поворачиваются в противоположные стороны на заданный угол αё и одновременно перемещаются радиально от оси вала 2. При выгрузке смеси штанга 13 перемещается вправо, упоры 15 отходят от торцов осей 6, лопатки 4 за счет смещения е и давления слоя сыпучего материала поворачиваются на требуемый угол α, перемещаясь радиально к оси вала 2; штанга 14 перемещается влево, упоры 16 нажимают на торцы осей 7, поворачивая лопатки 5 на требуемый угол α, перемещаясь радиально от оси вала 2. Лопатки 4 на периферии выполнены скруглеными. Лопатки 5 на периферии выполнены прямыми. Устройство имеет узлы загрузки компонентов 21 и узел выгрузки смеси 22. Перемещение материала в осевом и радиальном направлениях в реакционном объеме смесителя создается за счет соответствующего изменения углов поворота лопаток 4 и 5 на различные углы α, что обеспечивает два осевых потока перемещения материала: наружний A вблизи корпуса 1 и внутренний B вблизи вала 2, между которыми за счет смещения лопаток 4 и 5 в радиальном и осевом направлениях образуется активное мелкомасштабное перемещение частиц в радиальном направлении от центральной оси корпуса к его стенкам в пределах рядов рабочих органов (потоки C и D).

Устройство работает следующим образом. Производится одновременная загрузка компонентов через узлы 21, расположенные вдоль смесителя (фиг.1). Создается одновременное и быстрое перемещение частиц двумя потоками (A и B, фиг.1) вдоль оси вращения вала в противоположные стороны до равномерного распределения концентраций исходных компонентов по длине смесителя. Смещение лопаток 4 и 5 обеспечивает образование дополнительного радиального мелкомасштабного перемещения частиц (потоки C>>D, фиг.1) между осевыми потоками (A и B, фиг.1), что значительно интенсифицирует процесс равномерного распределения концентраций исходных компонентов по длине смесителя (

) и снижает коэффициент неоднородности смеси (

) по сравнению с прототипом (участок I V_c=f(t) (фиг.2); кривая 1 - предложенное устройство, кривая 2 - прототип).

После равномерного распределения концентрации исходных компонентов по длине смесителя организуется максимальная интенсивность крупномасштабных перемещений частиц в осевом (потоки A и B) и образуется крупномасштабные перемещения частиц в радиальном (потоки C≈D) направлении (участок II фиг.2), что снижает время конвективного периода смешивания (

,

). Организация сдвиговое перемещение частиц, за счет соответствующих углов поворота лопаток позволяет получить между двумя противоположно направленными осевыми крупномасштабными потоками A и B активное мелкомасштабное перемещение частиц в радиальном направлении в рядах рабочих органов (потоки, C<D что дополнительно сокращает время диффузионного смешивания (

,

) В последующем проявление сегрегации и смешивания уравновешиваются (участок IV фиг.2) и требуется выгрузить готовую смесь. Выгрузка готовой смеси организуется ее направленным перемещением общим потоком (потоки A, B и С имеют одинаковое направление, фиг.1) к выгрузному узлу 22 в осевом направлении за счет одинакового направления поворота лопаток 4 и 5 (фиг.1). Максимальная интенсивность сдвигового мелкомасштабного перемещения (потоки A≈B одинакового направления) с активным радиальным мелкомасштабным перемещением частиц в рядах рабочих органов (потоки (C>>D) уменьшает время выгрузки без потери однородности смеси связанной с возможной ее сегрегацией (

,

, участок IV фиг.2). Суммарное время названных процессов - время смешивания сокращается (

) при улучшении качества получаемой смеси (

).

Управление процессом, реализуемое конструктивными особенностями предложенного устройства обеспечивает сокращение времени смешивания на 10_…12%.

Claims (1)

1. Устройство для смешивания сыпучих материалов, включающее цилиндрический корпус, внутри которого по оси расположен горизонтальный приводной вал с несколькими рядами рабочих органов, состоящими из двух независимых частей: наружной и внутренней лопаток, в каждом ряду размещено по два противоположных рабочих органа, рабочие органы соседних рядов смещены относительно друг друга на угол 90°, механизм изменения угла поворота рабочих органов выполнен в полости приводного вала и обеспечивает регулирование положения лопаток в зависимости от периода процесса смешивания, отличающееся тем, что наружная и внутренняя лопатки расположены на приводном валу с взаимным их смещением в осевом и радиальном направлениях и смещением их осей симметрии относительно осей поворота лопаток.

   

Images