RU2018448C1

RU2018448C1 - Apparatus for mixing and dispersing

Info

Publication number: RU2018448C1
Authority: RU
Inventors: В.А. Шуляк; Н.Г. Селезнев; В.Н. Башаримова; Л.А. Сиваченко
Original assignee: Научно-технический кооператив "Млын"
Priority date: 1992-06-16
Filing date: 1992-06-16
Publication date: 1994-08-30

Abstract

FIELD: apparatus for mixing and dispersing powder-like materials. SUBSTANCE: apparatus has a case provided with flexible bent spiral working member. One end of the member is coupled with a drive and other with a roller. Turns of the spiral having smaller bent radius are in contact with each other. The spiral is positioned with an eccentricity with respect to case axis and with a spaced relation to case bottom. The roller is mounted for contacting with the case. EFFECT: enhanced efficiency. 10 cl, 9 dwg

Description

Изобретение предназначено для проведения процессов смешивания зернистых сыпучих материалов с одновременным измельчением крупных частиц перемешиваемого материала и может применяться также для обработки суспензий и пастообразных материалов. Оно найдет применение в пищевой, химической, фармацевтической и других отраслях промышленности. The invention is intended for carrying out processes of mixing granular bulk materials with the simultaneous grinding of large particles of mixed material and can also be used for processing suspensions and pasty materials. It will find application in food, chemical, pharmaceutical and other industries.

Известен кормовой смеситель и измельчитель, состоящий из корпуса, гибкого изогнутого смесительного шнека, соосно установленного в корпусу, опирающегося своими витками на дно корпуса и связанного с приводом. Ведомый конец рабочего органа может быть выполнен из тяжелого металла. Рабочий орган может быть снабжен дисковой мельницей, смонтированной в верхней части. Known feed mixer and chopper, consisting of a housing, a flexible curved mixing screw, coaxially mounted in the housing, resting its turns on the bottom of the housing and associated with the drive. The driven end of the working body can be made of heavy metal. The working body can be equipped with a disk mill mounted in the upper part.

Однако в указанном устройстве низка интенсивность обработки вследствие низкой частоты вращения, так как при увеличении частоты вращения под действием центробежных сил обрабатываемый материал находится у стенок корпуса и центральная часть устройства полностью оголяется, так как физически невозможно переместить частицу твердой фазы против центробежной силы к оси аппарата, где расположен измельчитель. При этом аппарат практически состоит из двух взаимозависимых органов - смешивающего и измельчающего и невозможно добиться оптимальной работы обоих. Аппарат сложен в изготовлении, имеет большое количество деталей и сопряженных поверхностей. However, in this device, the processing intensity is low due to the low speed, since with increasing speed under the action of centrifugal forces the material being processed is located near the walls of the body and the central part of the device is completely exposed, since it is physically impossible to move the solid phase particle against the centrifugal force to the axis of the apparatus, where is the chopper located. Moreover, the apparatus practically consists of two interdependent organs - mixing and grinding, and it is impossible to achieve optimal operation of both. The device is difficult to manufacture, has a large number of parts and mating surfaces.

В основу изобретения положена задача повышения интенсивности процесса смешивания на микроуровне, которая позволяет повысить качество готового продукта за счет измельчения наиболее крупных частиц дисперсной фазы и равномерного их распределения в перемешиваемой среде. The basis of the invention is the task of increasing the intensity of the mixing process at the micro level, which allows to improve the quality of the finished product by grinding the largest particles of the dispersed phase and their uniform distribution in the mixed medium.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для смешивания и диспергирования, состоящем из корпуса, расположенного в нем гибкого изогнутого рабочего органа, кинематически соединенного одним концом с приводом, а вторым с роликом, согласно изобретению рабочий орган выполнен в виде винтовой спирали с соприкасающимися витками по меньшему радиусу изгиба, установленной с эксцентриситетом в корпусе и с зазором к его дну, а ролик является опорным передаточным звеном между рабочим органом и опоpной поверхностью корпуса. The essence of the invention lies in the fact that in the device for mixing and dispersion, consisting of a housing located in it a flexible curved working body, kinematically connected at one end with a drive, and the second with a roller, according to the invention, the working body is made in the form of a helical spiral with adjacent turns a smaller bending radius set with an eccentricity in the housing and with a gap to its bottom, and the roller is a supporting transmission link between the working body and the supporting surface of the housing.

Целесообразно согласно изобретению установить в корпусе по крайней мере два рабочих органа, которые были бы связаны с приводом через редуктор, например конический дифференциальный. It is advisable according to the invention to install in the housing at least two working bodies that would be connected to the drive through a gearbox, for example a tapered differential.

Целесообразно также, чтобы ролик был выполнен с возможностью изменения радиуса качения по опорной поверхности корпуса, которую разумно выполнить с переменной кривизной. It is also advisable that the roller was made with the possibility of changing the rolling radius along the supporting surface of the housing, which is reasonable to perform with variable curvature.

Разумно также корпус снабдить направляющей для формирования траектории движения ролика, а рабочий орган по крайней мере одной дополнительной винтовой спиралью, установленной внутри основной спирали. It is also reasonable to provide the housing with a guide for forming the trajectory of the roller, and the working body with at least one additional helical spiral installed inside the main spiral.

Допустимо также, чтобы роликом служил свободный конец спирали с плавно уменьшающимся диаметром, ролик был установлен эксцентрично оси рабочего органа, а верхняя часть корпуса была бы выполнена тороидальной. It is also acceptable for the roller to serve as the free end of the spiral with a gradually decreasing diameter, the roller was mounted eccentrically to the axis of the working body, and the upper part of the body would be made toroidal.

Предложенный рабочий орган позволяет одновременно измельчать и смешивать обрабатываемый материал, т.е. объединить в одном рабочем органе две функции. Отсутствие контакта между рабочим органом и корпусом позволяет существенно повысить частоту его вращения, тем самым повысив интенсивность обработки, а также повысить надежность рабочего органа, так как существует только одна опорная точка контакта корпуса и рабочего органа. The proposed working body allows you to simultaneously grind and mix the processed material, i.e. combine two functions in one working body. The lack of contact between the working body and the housing can significantly increase the frequency of its rotation, thereby increasing the processing intensity, as well as increase the reliability of the working body, since there is only one reference point of contact between the body and the working body.

Установка рабочего органа эксцентрично корпусу как параллельно его оси, так и под углом позволяет улучшить гидродинамику потоков в аппарате, усилить циркуляционные потоки от стенки к оси аппарата и исключить воронкообразование по оси корпуса. Это позволяет непрерывно подавать обрабатываемый материал в зону обработки. The installation of the working body eccentric to the housing both parallel to its axis and at an angle allows to improve the hydrodynamics of the flows in the apparatus, to strengthen the circulation flows from the wall to the axis of the apparatus, and to exclude funnel formation along the axis of the housing. This allows you to continuously feed the processed material into the processing zone.

Подключение рабочих органов к приводу через планетарный, фрикционный или дифференциальный редуктор позволяет подключить к одному приводному валу нескольких рабочих органов, которые могут быть сориентированы в пространстве в различных направлениях, тем самым обеспечить повышение числа зон обработки и ускорение процесса смешивания. Появляется возможность одновременной обработки больших масс продуктов. Connecting the working bodies to the drive through a planetary, friction or differential gearbox allows you to connect several working bodies to one drive shaft, which can be oriented in space in different directions, thereby increasing the number of processing zones and accelerating the mixing process. There is the possibility of simultaneous processing of large masses of products.

Выполнение ролика с переменной кривизной поверхности, например в виде надувной эластичной камеры, позволяет плавно регулировать частоту вращения рабочего органа вокруг оси корпуса, приводя в соответствие режим обработки и характер обрабатываемого материала. The implementation of the roller with a variable curvature of the surface, for example in the form of an inflatable elastic chamber, allows you to smoothly adjust the frequency of rotation of the working body around the axis of the housing, bringing into correspondence the processing mode and the nature of the processed material.

Выполнение корпуса коническим, сферическим, либо сочетание цилиндрических стенок с коническим, сферическим, либо сочетание цилиндрических стенок с коническим дном и т.д. при эксцентричной установке рабочего органа и переменной кривизне поверхности опоpного ролика вызывает движение рабочего органа по сложной эллиптической траектории как по окружности, так и вверх-вниз вдоль образующей корпуса. Это также улучшает гидродинамическую обстановку в аппарате, интенсифицирует процесс смещения и улучшает захват и диспергирование твердой фазы витками рабочего органа. Еще более сложную траекторию движения можно получить при качении рабочего органа по специальной направляющей, которая может быть выполнена в виде уголкового профиля, изогнутой трубы либо в виде выдавленного в стенке корпуса канала. При этом закон движения конца рабочего органа может быть, например, синусоидальным. The execution of the body is conical, spherical, or a combination of cylindrical walls with a conical, spherical, or a combination of cylindrical walls with a conical bottom, etc. with an eccentric installation of the working body and a variable curvature of the surface of the support roller, the working body moves along a complex elliptical trajectory both circumferentially and up and down along the generatrix of the housing. It also improves the hydrodynamic situation in the apparatus, intensifies the displacement process and improves the capture and dispersion of the solid phase by turns of the working body. An even more complex trajectory of movement can be obtained by rolling the working body along a special guide, which can be made in the form of a corner profile, a curved pipe or in the form of a channel extruded into the wall of the casing. Moreover, the law of motion of the end of the working body can be, for example, sinusoidal.

При переходе опорного ролика на поверхность с меньшей кривизной происходит изменение радиуса качения, что вызывает изменение линейной скорости движения свободного конца рабочего органа, а так как кривизна поверхности в процессе движения меняется многократно, то движение носит неустановившийся пульсирующий характер (то замедляясь - то ускоряясь), что также интенсифицирует процесс обработки. When the support roller moves to a surface with less curvature, the rolling radius changes, which causes a change in the linear velocity of the free end of the working body, and since the curvature of the surface changes many times during the movement, the movement is unsteady pulsating in nature (it slows down and then accelerates), which also intensifies the processing process.

Установка двух или более рабочих органов на одном или более валах позволяет значительно увеличить число зон обработки, которые напрямую зависят от числа витков рабочего органа. The installation of two or more working bodies on one or more shafts can significantly increase the number of treatment zones, which directly depend on the number of turns of the working body.

Установка внутри рабочего органа дополнительной винтовой спирали позволяет интенсифицировать процесс диспергирования твердой фазы за счет увеличения числа зон разрушения. The installation inside the working body of an additional helical spiral allows you to intensify the process of dispersion of the solid phase by increasing the number of fracture zones.

Выполнение свободного конца спирали с плавно уменьшающимся диаметром позволяет упростить конструкцию рабочего органа и улучшает плавность хода при работе, демпфируя сопротивления, возникающие за счет неровностей корпуса и включения твердой фазы. The implementation of the free end of the spiral with a gradually decreasing diameter allows you to simplify the design of the working body and improves smoothness during operation, damping the resistance arising due to irregularities of the body and the inclusion of the solid phase.

Установка ролика эксцентрично оси рабочего органа вызывает дополнительный пульсирующий характер движения конца рабочего органа, интенсифицируя процесс перемешивания. The installation of the roller eccentric to the axis of the working body causes an additional pulsating nature of the movement of the end of the working body, intensifying the mixing process.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства; на фиг. 2 - общий вид устройства с двумя крайними положениями рабочего органа; на фиг. 3 - общий вид устройства с двумя рабочими органами; на фиг. 4 - общий вид устройства с корпусом переменной кривизны и синусоидальной направляющей; на фиг. 5 - разрез ролика с переменным радиусом качения; на фиг. 6 - рабочий орган, снабженный дополнительной винтовой спиралью с роликом в виде спирали с плавно уменьшающимся диаметром; на фиг. 7 - рабочий орган с эксцентричным относительно его оси роликом; на фиг. 8 - ступенчатый ролик с опорой на направляющую по наименьшему радиусу; на фиг. 9 - общий вид устройства с рабочими органами, подключенными к приводу через редуктор. In FIG. 1 shows a General view of the device; in FIG. 2 - General view of the device with two extreme positions of the working body; in FIG. 3 - General view of the device with two working bodies; in FIG. 4 is a General view of the device with a housing of variable curvature and a sinusoidal guide; in FIG. 5 - section of a roller with a variable rolling radius; in FIG. 6 - a working body equipped with an additional helical spiral with a roller in the form of a spiral with a gradually decreasing diameter; in FIG. 7 - working body with an eccentric roller relative to its axis; in FIG. 8 - step roller with support on the guide along the smallest radius; in FIG. 9 is a general view of the device with working bodies connected to the drive through a gearbox.

Устройство для смешивания и диспергирования состоит из корпуса 1, в котором расположен рабочий орган 2 в виде винтовой спирали с соприкасающимися витками по меньшему радиусу изгиба, установленный с зазором к дну корпуса 1. Рабочий орган 2 одним концом кинематически связан с приводом, а вторым - с роликом 3. Корпус 1 может быть снабжен направляющей 4. Ролик 3 может быть выполнен из эластичного материала и шлангом 5 подключен к источнику сжатого воздуха. Рабочий орган 2 подключен к приводу через приводной вал 7, который может быть снабжен редуктором 8. Рабочий орган 2 может быть снабжен дополнительной спиралью 6. The device for mixing and dispersing consists of a housing 1, in which a working body 2 is located in the form of a helical spiral with adjacent turns along a smaller bending radius, installed with a gap to the bottom of the housing 1. The working body 2 is kinematically connected to the drive with one end and the other with roller 3. The housing 1 can be provided with a guide 4. The roller 3 can be made of elastic material and a hose 5 is connected to a source of compressed air. The working body 2 is connected to the drive through the drive shaft 7, which can be equipped with a gear 8. The working body 2 can be equipped with an additional spiral 6.

Устройство для смешивания и диспергирования работает следующим образом. A device for mixing and dispersing works as follows.

Обрабатываемый продукт периодически или непрерывно подается в корпус 1 и обрабатывается рабочим органом 2, совершающим планетарное движение вокруг своей оси и оси корпуса. Установка рабочего органа 2 с эксцентриситетом е к оси корпуса 1 обеспечивает качественное перемешивание обрабатываемого продукта, так как частицы твердой фазы не агригируются у стенки, а вовлекаются в активную циркуляцию по всему объему перемешиваемого продукта. Этот процесс еще более усиливается за счет качения ролика 3 по опорной поверхности переменной кривизны, что обеспечивает пульсацию окружной скорости по периметру движения рабочего органа 2. Движения ролика 3 по направляющей 4 (например, по синусоидальному закону) либо выполнение ролика 3 эксцентричным оси рабочего органа 2 вызывают дополнительные колебания конца рабочего органа 2 и в вертикальной плоскости, еще более интенсифицируя процесс. Одновременно происходит диспергирование обрабатываемого материала в клиновых пространствах изогнутого рабочего органа 2 при его вращении. The processed product is periodically or continuously fed into the housing 1 and processed by the working body 2, making a planetary movement around its axis and the axis of the housing. The installation of the working body 2 with an eccentricity e to the axis of the housing 1 provides high-quality mixing of the processed product, since the particles of the solid phase do not aggregate at the wall, but are involved in active circulation throughout the volume of the mixed product. This process is further enhanced by rolling the roller 3 along the supporting surface of variable curvature, which provides a pulsation of the peripheral speed along the perimeter of the movement of the working body 2. The movement of the roller 3 along the guide 4 (for example, according to a sinusoidal law) or the implementation of the roller 3 by the eccentric axis of the working body 2 cause additional vibrations of the end of the working body 2 and in the vertical plane, further intensifying the process. At the same time, dispersion of the processed material in the wedge spaces of the curved working body 2 occurs during its rotation.

Опора конца рабочего органа 2 на ролик 3 с диаметром, меньшим диаметра рабочего органа 2, обеспечивает медленное вращение вдоль периметра корпуса 1 при высоких значениях числа оборотов вокруг собственной оси. Это обеспечивает хороший захват частиц твердой фазы в зону обработки и качественное диспергирование. The support of the end of the working body 2 on the roller 3 with a diameter smaller than the diameter of the working body 2, provides slow rotation along the perimeter of the housing 1 at high values of the number of revolutions around its own axis. This provides a good capture of solid particles in the treatment zone and high-quality dispersion.

Выполнение ролика 3 с переменным радиусом качения обеспечивает плавное регулирование кинематических параметров движения конца рабочего органа 2 и позволяет производить обработку материала в оптимальном режиме. The implementation of the roller 3 with a variable rolling radius provides smooth control of the kinematic parameters of the movement of the end of the working body 2 and allows you to process the material in the optimal mode.

Установка в корпусе 1 нескольких рабочих органов 2 позволяет сократить время обработки или увеличить количество обрабатываемого материала. The installation in the housing 1 of several working bodies 2 can reduce the processing time or increase the amount of processed material.

Claims

1. DEVICE FOR MIXING AND DISPERSION, comprising a housing with a bottom, a flexible curved working body located in the housing, in the form of a helical spiral, one end of which is kinematically connected to the drive, the other with a roller, characterized in that the spiral is made with contacting turns along smaller bending radius, is located with eccentricity relative to the axis of the housing and with a gap relative to the bottom, and the roller is installed with the possibility of contacting with the housing.

2. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with at least one additional working body.

3. The device according to claims 1 and 2, characterized in that the working bodies are connected to the drive through, for example, a bevel differential gear.

4. The device according to paragraphs. 1 to 3, characterized in that the roller is mounted with the possibility of changing the rolling radius along the supporting surface of the housing.

5. The device according to paragraphs. 1 to 3, characterized in that the surface of the housing in contact with the roller is made with variable curvature.

6. The device according to paragraphs. 1 to 5, characterized in that the housing is made with a guide mounted with the possibility of contacting with the roller.

7. The device according to paragraphs. 1 to 3, characterized in that the working body is equipped with at least one additional helical spiral mounted inside the main spiral.

8. The device according to paragraphs. 1 - 3, 5 and 7, characterized in that the roller is made in the form of a spiral with a gradually decreasing diameter, connected to an additional spiral.

9. The device according to paragraphs. 1 to 8, characterized in that the roller is mounted eccentrically relative to the axis of the working body.

10. The device according to paragraphs. 1 to 9, characterized in that the upper part of the housing is made toroidal.