RU2035215C1

RU2035215C1 - Device for mixing loose materials

Info

Publication number: RU2035215C1
Authority: RU
Inventors: В.Е. Бабенко; В.И. Карлаш; С.В. Чувахин; Л.Л. Грошков; В.И. Заглада; М.В. Агеев
Original assignee: Московская государственная академия пищевых продуктов; Научно-производственное объединение "Прибор"
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 1995-05-20

Abstract

FIELD: chemistry. SUBSTANCE: device has a beveled housing axially to which a shaft with blades is fixed. The lower end of the shaft is worm-shaped and has a pair of blades on it. There is a discharge unit attached to the housing. Not less than eight blades are fastened to the shaft at an angle of 42-48 deg. to the axis of the shaft. The blade twist alternates. The pitch of blades is inversely proportional to the square of the diameter of the section of the beveled housing. EFFECT: higher efficiency and reliability. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для смешивания, в частности может быть использовано для смешивания сыпучих материалов при производстве пищевых продуктов. The invention relates to devices for mixing, in particular, can be used for mixing bulk materials in the manufacture of food products.

Известно устройство для смешивания сыпучих материалов [1] содержащее конический корпус, в котором установлен параллельно образующий шнек с планетарным приводом. При работе в непрерывном режиме практически невозможно обеспечить стабильное качество смеси при периодической загрузке компонентов. A device for mixing bulk materials [1] containing a conical body, in which a parallel forming screw with a planetary drive is installed. When working in continuous mode, it is almost impossible to ensure stable quality of the mixture during periodic loading of components.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для смешивания [2] включающее конический корпус с установленным внутpи него валом с лопастями и шнеком в его нижней части. Недостатком этого устройства является то, что невозможно получить стабильное качество смеси при дискретных нестационарных режимах загрузки компонентов. The closest in technical essence and the achieved result is a mixing device [2] comprising a conical body with a shaft installed inside it with blades and a screw in its lower part. The disadvantage of this device is that it is impossible to obtain a stable quality of the mixture with discrete non-stationary modes of loading components.

Целью изобретения является стабилизация качества смеси при нестационарных режимах загрузки компонентов. The aim of the invention is the stabilization of the quality of the mixture under non-stationary modes of loading components.

Цель достигается тем, что в устройстве для смешивания, включающем конический корпус с установленным внутри него валом с лопастями и шнеком в его нижней части, лопасти выполнены в виде 0,23-0,27 витка винтовой поверхности. The goal is achieved in that in a mixing device including a conical body with a shaft installed inside it with blades and a screw in its lower part, the blades are made in the form of 0.23-0.27 turns of a helical surface.

Не менее восьми лопастей закреплены торцами на валу под углом 42-48^о к его оси, причем направления закрутки лопастей последовательно чередуются, шаг установки лопастей обратно пропорционален квадрату диаметра сечения конического корпуса, а ширина лопасти составляет 0,8-1,0 от минимального шага, а лопасти установлены под прямым углом друг к другу.At least eight of the blades are fixed to the ends of the shaft at an angle ^of 42-48 to the axis, wherein the direction of twist of the blades successively alternate vanes installation step is inversely proportional to the square of the diameter of the conical body section, and the blade width is 0.8-1.0mm from the tick and the blades are installed at right angles to each other.

Качество смеси сыпучих материалов характеризуется равномеpностью распределения компонентов однородностью, а эффективность смесителя его способностью поддерживать заданную однородность независимо от воздействия внешних условий, основными из которых являются соотношение и способа подачи компонентов. Необходимым условием эффективности функционирования смесителя является создание циркуляционных потоков в небольших объемах смеси, скорости частиц в которых выше, чем скорость основного транспортного потока материала, определяющего производительность устройства. Чем значительнее разность скоростей и больше количество циркуляционных потоков, тем интенсивней происходит образование смеси. Достижение этого и служит совокупность отличительных признаков предлагаемого устройства. The quality of the mixture of bulk materials is characterized by uniform distribution of components by homogeneity, and the efficiency of the mixer by its ability to maintain a given uniformity regardless of the influence of external conditions, the main of which are the ratio and method of supply of components. A necessary condition for the efficiency of the mixer is the creation of circulating flows in small volumes of the mixture, the particle velocity of which is higher than the speed of the main transport stream of material that determines the performance of the device. The larger the difference in speeds and the greater the number of circulation flows, the more intensive the formation of the mixture. Achieving this serves as a set of distinctive features of the proposed device.

Выполнение лопасти в виде части винтовой поверхности позволяет создать в сечениях, перпендикулярных оси вращения вала, поле скоростей частиц, изменяющихся по длине лопасти от положительных до отрицательных значений (положительное направление соответствует совпадению скорости частицы с направлением транспортного потока). Выбор размеров витка обусловлен тем, что при установке торцовых проверхностей лопастей торцами на валу под углом 42-48^о к его оси создают максимально возможную разность относительных скоростей частиц по длине лопасти.The implementation of the blade in the form of a part of the helical surface allows you to create in sections perpendicular to the axis of rotation of the shaft, the field of particle velocities, varying along the length of the blade from positive to negative values (the positive direction corresponds to the coincidence of the particle velocity with the direction of the transport stream). Sizing coil due to the fact that when mounted on the shaft end faces of the blades proverhnostey ends 42-48 at an angle ^about its axis to provide the greatest possible difference in relative velocity of particles along the length of the blade.

Наибольшая скорость перемешиваемой среды относительно транспортного потока и, следовательно, эффективность процесса имеет место при установке плоскости лопасти под углом ± (45± 30^о) к оси вращения. При углах, меньших +42^о, осевая составляющая скорости резко уменьшается, что приводит к снижению производительности. То же самое происходит и при углах, больших 48^о. Таким образом, при выполнении лопасти в виде части винтовой поверхности указанным выше способом происходит плавное изменение направления скорости частиц по длине лопасти, а сама лопасть используется наиболее эффективно с точки зрения создания транспортного потока.The highest rate of stirred medium relative to the transport stream and, therefore, the process efficiency occurs at the setting of the blade plane at an angle ± (45 ± ³⁰ degrees) to the axis of rotation. At angles smaller than 42 ^{of the} axial component of the sharply reduced rate, which leads to poor performance. The same thing happens at angles greater than ^about 48. Thus, when the blade is made in the form of a part of the helical surface in the above manner, a smooth change in the direction of the particle velocity along the length of the blade occurs, and the blade itself is used most effectively from the point of view of creating a transport stream.

Чередование направления закрутки последовательно установленных лопастей служит для создания циркуляционных потоков в областях, заключенных между ними. Это происходит следующим образом. В любом сечении, выполненном по конической поверхности, эквидистантной образующей конусного корпуса, имеет место следующее. При положительном угле поворота верхней лопасти скорость частицы положительна. Тогда угол поворота следующей направляющей лопасти отрицателен и при попадании на нее частицы знак скорости изменяется, т.е. происходит циркуляция частиц. The alternation of the spin direction of the sequentially installed blades serves to create circulation flows in the areas enclosed between them. This happens as follows. In any section made on a conical surface, an equidistant generatrix of the conical body, the following takes place. With a positive angle of rotation of the upper blade, the particle velocity is positive. Then the rotation angle of the next guide vane is negative and when a particle hits it, the sign of speed changes, i.e. particle circulation occurs.

Количество лопастей не менее восьми обусловлено тем, что, во-первых, в этом случае циркуляция частиц происходит в нескольких объемах, во-вторых, обеспечивается большая скорость, и, следовательно, большой путь перемешивания частиц. Согласно теории смешивания, путь перемешивания должен быть на порядок выше, чем длина камеры смешивания. Для обеспечения этого условия по расчетам необходимо не менее восьми лопастей. The number of blades of at least eight is due to the fact that, firstly, in this case, the particles circulate in several volumes, and secondly, a high speed is provided, and, therefore, a large mixing path of the particles. According to mixing theory, the mixing path should be an order of magnitude higher than the length of the mixing chamber. To ensure this condition, the calculations require at least eight blades.

Для одинаковой эффективности работы каждой пары лопастей необходимо, чтобы продолжительность нахождения частиц между ними была одинаковой, что обеспечивается шагом установки лопастей, обратно пропорциональным квадрату диаметра сечения конического корпуса. При постоянном расходе осевая скорость прохождения материала через сечение конического корпуса обратно пропорциональна его диаметру. При условии одинаковой продолжительности нахождения частицы шаг, т. е. расстояние, проходимое частицей за это время, также обратно пропорционален диаметру. For the same work efficiency of each pair of blades, it is necessary that the duration of the particles between them be the same, which is ensured by the installation step of the blades inversely proportional to the square of the cross-sectional diameter of the conical body. At a constant flow rate, the axial velocity of the material through the section of the conical body is inversely proportional to its diameter. Provided that the particle has the same duration, the step, i.e., the distance traveled by the particle during this time, is also inversely proportional to the diameter.

Соотношение ширины лопасти и шага влияет на циркуляционные потоки. При отношении ширины лопасти к минимальному шагу менее 0,8 ширина потока частиц, сходящего с верхней лопасти и отраженного с нижней, пересекается не полностью и часть частиц имеет лишь осевую скорость транспортного потока. The ratio of the width of the blade and the pitch affects the circulation flows. When the ratio of the blade width to the minimum pitch is less than 0.8, the width of the particle flow coming from the upper blade and reflected from the lower one does not intersect completely and part of the particles has only the axial velocity of the transport stream.

При отношении ширины лопасти к шагу боле 1 траектории нижней кромки верхней лопасти и верхней кромки нижней лопасти находятся настолько близко друг к другу, что относительное движение частиц минимально и их поток практически становится поршневым, т.е. смешение отсутствует. With the ratio of the blade width to the step greater than 1, the trajectories of the lower edge of the upper blade and the upper edge of the lower blade are so close to each other that the relative motion of the particles is minimal and their flow practically becomes piston, i.e. no mixing.

На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство. The drawing schematically shows the proposed device.

Устройство содержит конический корпус 1, по оси которого установлен вал 2 с винтообразными лопастями 3. На нижней части вала установлены шнек 4 и далее пара лопастей 5. Узел 6 выгрузки закреплен на корпусе. The device comprises a conical housing 1, the axis of which is mounted on a shaft 2 with screw-shaped blades 3. On the bottom of the shaft, a screw 4 and then a pair of blades 5 are installed. The unloading unit 6 is mounted on the housing.

Устройство работает следующим образом. Сыпучие компоненты порционно подают в верхнюю часть корпуса 1. Винтообразные лопасти 3, установленные на вращающемся валу 2, смешивают компоненты. При этом между каждой парой последовательно установленных лопастей 3 возникают встречные потоки материала, в результате чего образуется смесь необходимой однородности. Готовая смесь шнеком и лопастями 5 подается в узел 6 выгрузки, из которого непрерывно поступает потребителю. При этом шнек 4 служит и затвором для предотвращения попадания несмешанного материала в зону перед выгрузочным отверстием. The device operates as follows. Bulk components are batch fed into the upper part of the housing 1. Helical blades 3 mounted on a rotating shaft 2 mix the components. At the same time, countercurrent flows of material arise between each pair of successively mounted blades 3, as a result of which a mixture of the necessary uniformity is formed. The finished mixture with the screw and blades 5 is fed to the unloading unit 6, from which it continuously arrives to the consumer. When this screw 4 serves as a shutter to prevent ingress of unmixed material into the area in front of the discharge opening.

Использование предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позволяет получить смесь сыпучих компонентов с показателем степени однородности смешения не менее 0,90 при первоначальной загрузке объема смесителя от 100 до 70% Using the proposed device in comparison with the prototype allows you to get a mixture of bulk components with an indicator of the degree of uniformity of mixing of at least 0.90 when the initial loading of the volume of the mixer from 100 to 70%

Claims

1. DEVICE FOR MIXING BULK MATERIALS, containing a conical housing with a shaft mounted therein with screw blades and a screw in its lower part, characterized in that, in order to stabilize the quality of the mixture under non-stationary modes of loading components, the blades are made in 0.23 0, 27 turns of the screw surface, at least eight blades are fixed by the ends on the shaft at an angle of 42 48 ^o to its axis, while the directions of the twist of the blades are sequentially alternated, the pitch of the blades is inversely proportional to the square of the diameter of the conical section body, and the width of the blade is constant and is 0.8 1.0 minimum pitch.

2. The device according to p. 1, characterized in that the blades are installed at right angles to one another.