RU2132725C1

RU2132725C1 - Centrifugal mixer

Info

Publication number: RU2132725C1
Application number: RU97110628A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Иванец; И.А. Бакин; Б.А. Федосенков
Original assignee: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
Priority date: 1997-06-24
Filing date: 1997-06-24
Publication date: 1999-07-10

Abstract

FIELD: continuous-action apparatuses for mixing loose materials, possibly in chemical, food making and other industry branches. SUBSTANCE: centrifugal mixer includes vertical cylindrical housing with charging and discharging branch pipes, receiving funnel, drive shaft with discharging blades secured to it and with rotor in the form of base supporting hollow truncated concentrically arranged cones. Height and inclination angle of generatrix relative to base of said cones increase from central portion to periphery. Mean and inner cones of rotor are provided with windows arranged in such a way that windows of inner cone are shifted relative to windows of mean cone. Deflector in the form of disc with Archimedean helix having cone cross section is mounted in housing of mixer over rotor. Deflector may be raised and descended. EFFECT: uniform distribution of particles in mixture, smoothed pulsations of flows of material fed to mixer, enhanced quality of mixture. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для приготовления смесей сыпучих материалов и может быть использовано в пищевой, химической и ряде смежных отраслей. The invention relates to devices for preparing mixtures of bulk materials and can be used in food, chemical and a number of related industries.

Известен смеситель порошкообразных материалов, содержащий неподвижный корпус и ротор, выполненные в виде обращенных малыми основаниями книзу усеченных соосных конусов с зазорами между ними; внутренний конус (ротор) имеет в нижней части отверстия, через которые осуществляется возврат из зазора порошкообразного материала, выбрасываемого при вращении через открытый верхний торец. На роторе в нижней части против отверстий укреплены лопатки (SU 137006 A, 1961, B 01 F 7/26). A known mixer of powdered materials containing a stationary body and a rotor made in the form of truncated coaxial cones with small gaps facing downwards with gaps between them; the inner cone (rotor) has holes in the lower part through which the powdery material ejected during rotation through the open upper end is returned from the gap. Blades are fixed on the rotor in the lower part against the holes (SU 137006 A, 1961, B 01 F 7/26).

Недостатком этого смесителя является значительная продолжительность смешивания и низкое качество смеси - вследствие того, что процесс смешивания происходит на поверхности одного ротора, имеющего определенные длину образующей и угол наклона ее к основанию; кроме того, для порошков, имеющих большую разницу в удельном весе, возможно явление сегрегации. Помимо этого, при приготовлении смесей из увлажненных и склонных к адгезии материалов, происходит загрязнение и засорение как отверстий, так и лопаток, что требует их периодической очистки. The disadvantage of this mixer is the significant mixing time and low quality of the mixture - due to the fact that the mixing process occurs on the surface of one rotor having a certain generatrix length and its angle of inclination to the base; in addition, for powders having a large difference in specific gravity, the phenomenon of segregation is possible. In addition, when preparing mixtures of materials moistened and prone to adhesion, both holes and blades become contaminated and clogged, which requires periodic cleaning.

Наиболее близким к предлагаемому смесителю является центробежный смеситель порошкообразных материалов, содержащий корпус с размещенным в нем на вертикальном валу ротором, выполненным в виде концентричных усеченных конусов с рабочими поверхностями и основанием, при этом высота и угол наклона их образующей к основанию ротора увеличиваются от центральной части к периферии (SU 1546120, A, 1990, B 01 F 7/26). Closest to the proposed mixer is a centrifugal mixer of powdered materials, comprising a housing with a rotor placed in it on a vertical shaft, made in the form of concentric truncated cones with working surfaces and a base, while the height and angle of inclination of their generatrix to the base of the rotor increase from the central part to peripherals (SU 1546120, A, 1990, B 01 F 7/26).

Смешивание в указанном смесителе происходит в результате последовательного прохождения материала по поверхностям трех конусов под действием центробежных сил. Однако недостаточная разряженность потоков и отсутствие рециркуляции не позволяют получать качественные смеси. Mixing in the specified mixer occurs as a result of the sequential passage of material on the surfaces of three cones under the action of centrifugal forces. However, insufficient discharge flows and lack of recirculation do not allow to obtain high-quality mixtures.

Цель изобретения - интенсификация процесса смешивания и повышение качества смеси. The purpose of the invention is the intensification of the mixing process and improving the quality of the mixture.

Поставленная цель достигается тем, что средний и внутренний конусы ротора выполнены с окнами, при этом окна внутреннего конуса смещены на 90^o в горизонтальной плоскости относительно окон среднего конуса, а в корпусе смесителя над ротором установлен отражатель, выполненный в виде диска с объемной спиралью Архимеда, имеющей в сечении коническую форму. Отражатель имеет возможность опускаться и подниматься.This goal is achieved by the fact that the middle and inner cones of the rotor are made with windows, while the windows of the inner cone are offset 90 ^o in the horizontal plane relative to the windows of the middle cone, and a reflector mounted in the form of a disk with a volume Archimedes spiral is installed above the rotor in the mixer body, having a conical shape in cross section. The reflector has the ability to lower and rise.

На фиг. 1 изображен общий вид центробежного смесителя непрерывного действия; на фиг.2а - отражатель (общий вид), на фиг.2б - вид А фиг.2а; на фиг.3 - внутренний конус (вид сверху). In FIG. 1 shows a general view of a continuous centrifugal mixer; on figa - reflector (General view), on figb - view a figa; figure 3 - inner cone (top view).

Смеситель состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1, загрузочных патрубков 2, приемной воронки 3, приводного вала 4 с ротором 5, выполненным в виде основания 6 с прикрепленными к нему концентрично расположенными полыми усеченными конусами: внутреннего 7, среднего 8, внешнего 9. Высота конусов и угол наклона их образующей к основанию увеличиваются от центральной части к периферии. На рабочей поверхности конусов 7 и 8 имеются четыре окна 10. Окна внутреннего 7 и среднего 8 конусов смещены на 90^o в горизонтальной плоскости относительно друг друга.The mixer consists of a vertical cylindrical body 1, loading nozzles 2, a receiving funnel 3, a drive shaft 4 with a rotor 5 made in the form of a base 6 with concentrically arranged hollow truncated cones: inner 7, middle 8, outer 9. The height of the cones and the angle of inclination of their generatrix to the base increases from the central part to the periphery. On the working surface of the cones 7 and 8 there are four windows 10. The windows of the inner 7 and middle 8 cones are offset by 90 ^o in the horizontal plane relative to each other.

Над ротором располагается отражатель 11, выполненный в виде диска 12 с объемной спиралью Архимеда 13, имеющей в сечении коническую форму. Отражатель имеет возможность опускаться и подниматься благодаря подъемному устройству 14. Above the rotor is a reflector 11, made in the form of a disk 12 with a volumetric spiral of Archimedes 13, having a conical shape in cross section. The reflector has the ability to lower and rise due to the lifting device 14.

Вал крепится в подшипниковых опорах 15 и приводится во вращение через клиноременную передачу 16 от электродвигателя 17. Для удаления готовой смеси служат разгрузочные лопасти 18, установленные на приводном валу 4. Выгрузка смеси происходит через разгрузочный патрубок 19 в коническом днище 20. The shaft is mounted in bearing bearings 15 and is driven into rotation through a V-belt drive 16 from the electric motor 17. To remove the finished mixture, discharge blades 18 are installed on the drive shaft 4. The mixture is unloaded through the discharge pipe 19 in the conical bottom 20.

Работа центробежного смесителя происходит следующим образом. The operation of the centrifugal mixer is as follows.

Сыпучие компоненты дозаторами подаются в загрузочные патрубки 2 и сползают по приемной воронке 3 на внутренний конус 7 вращающегося ротора 5. Под действием центробежных сил частицы материала ускоренно движутся от центра к периферии, распределяясь равномерно по внутренней поверхности конуса, при этом толщина слоя на периферии уменьшается за счет увеличения поверхности распределения частиц. Часть потока смешиваемых материалов движется через окна 10, после чего разреженным опережающим потоком попадает на поверхность среднего конуса 8, имеющего большую высоту и угол наклона образующей к основанию, внедряясь в слой материала прямого потока, сброшенного через верхнее основание конуса 7. Разряженное состояние частиц способствует лучшему взаимопроникновению компонентов. На среднем конусе 8 процесс повторяется. Пройдя внутренний конус 7 и средний конус 8, смесь поступает на наружный конус 9. За счет действия центробежных сил, а также из-за различия физических свойств и массы частиц, компоненты смешиваются на внутренней поверхности конуса 9 и выбрасываются через верхнее основание конуса. Bulk components are dispensed into the loading nozzles 2 and slid along the receiving funnel 3 onto the inner cone 7 of the rotating rotor 5. Under the action of centrifugal forces, the material particles accelerate from the center to the periphery, distributed uniformly along the inner surface of the cone, while the layer thickness at the periphery decreases due to an increase in the particle distribution surface. Part of the flow of mixed materials moves through the windows 10, after which the rarefied leading stream falls on the surface of the middle cone 8, which has a large height and angle of inclination of the generatrix to the base, penetrating into the layer of material of the direct flow discharged through the upper base of the cone 7. The discharged state of the particles contributes to a better interpenetration of components. On the middle cone 8, the process is repeated. After passing the inner cone 7 and the middle cone 8, the mixture enters the outer cone 9. Due to the action of centrifugal forces, as well as due to the difference in physical properties and mass of particles, the components are mixed on the inner surface of the cone 9 and are ejected through the upper base of the cone.

Рецикл в данной конструкции осуществляется благодаря наличию отражателя 11. При опускании отражателя 11 подъемным устройством 14 уменьшается зазор между верхним основанием конусов ротора 5 и спиралью 13. Частицы материала центробежной силой выбрасываются по ходу вращения под острым углом к плоскости верхнего основания конуса и попадают на внутреннюю поверхность отражателя 11, выполненного в виде диска 12 с объемной спиралью Архимеда 13, имеющей в сечении коническую форму. Под действием сил инерции частицы движутся по внутренней поверхности спирали 13 и попадают на средний 8 и внутренний 7 конусы. При этом, вследствие различия кинетической энергии частиц смешиваемых материалов, сходимых с поверхности конусов ротора, вызванного различными насыпными весами ингредиентов, при встрече с неподвижной спиралью отражателя происходит эффект перераспределения динамических составляющих внутренней структуры материалопотока, что ведет к интенсификации процесса смешивания. Величиной зазора, регулируемой подъемным устройством 14, достигается необходимое качество смешивания. The recycling in this design is carried out due to the presence of the reflector 11. When lowering the reflector 11 with the lifting device 14, the gap between the upper base of the cones of the rotor 5 and the spiral 13 decreases. Particles of material are centrifugally discharged in the direction of rotation at an acute angle to the plane of the upper base of the cone and fall on the inner surface a reflector 11, made in the form of a disk 12 with a volumetric spiral of Archimedes 13, having a conical shape in cross section. Under the action of inertia forces, the particles move along the inner surface of the spiral 13 and fall on the middle 8 and inner 7 cones. In this case, due to the difference in the kinetic energy of the particles of the mixed materials converging from the surface of the rotor cones caused by various bulk weights of the ingredients, when the reflector is fixed in a fixed spiral, the redistribution of the dynamic components of the internal structure of the material flow occurs, which leads to an intensification of the mixing process. The size of the gap, adjustable lifting device 14, the required quality of mixing is achieved.

Большая часть смеси проходит через зазор между наружным конусом 9 и отражателем 11 и попадает на коническое днище 20, откуда смесь разгрузочными лопастями 18 удаляется через разгрузочный патрубок 19. Most of the mixture passes through the gap between the outer cone 9 and the reflector 11 and enters the conical bottom 20, wherefrom the mixture with discharge blades 18 is removed through the discharge pipe 19.

Интенсификация процесса смешивания достигается тем, что материал, двигаясь через окна в среднем и внутреннем конусах, приобретает разреженное состояние, внедряясь при этом в тонкие слои материала, движущиеся по внутренней поверхности последующего конуса. При этом увеличивается удельная производительность внутреннего и среднего конусов. The intensification of the mixing process is achieved by the fact that the material, moving through the windows in the middle and inner cones, acquires a rarefied state, being introduced into thin layers of material moving along the inner surface of the subsequent cone. This increases the specific productivity of the inner and middle cones.

Благодаря дополнению конструкции смесителя отражателем, формируется рециркуляционный поток, что ведет к повышению качества смеси на выходе из аппарата. Thanks to the addition of the design of the mixer with a reflector, a recirculation flow is formed, which leads to an increase in the quality of the mixture at the outlet of the apparatus.

Итак, разделение потоков, движение тонкими слоями по поверхностям конусов, разряженное состояние опережающих и прямых потоков, а также возврат частиц потоков и дополнительное перераспределение их на поверхности спирали отражателя, позволяют равномерно распределить частицы в смеси, сгладить пульсации материалопотоков при их подаче в смеситель и получить смесь высокого качества. So, the separation of flows, the movement of thin layers on the surfaces of the cones, the discharged state of leading and direct flows, as well as the return of the particles of the flows and their additional redistribution on the surface of the spiral of the reflector, make it possible to evenly distribute the particles in the mixture, smooth out the pulsations of the material flows when they are fed into the mixer and get high quality blend.

Claims

1. A centrifugal mixer of bulk materials, comprising a vertical cylindrical body with loading and unloading nozzles, a receiving funnel, a drive shaft with unloading blades fixed to it and a rotor made in the form of a base with concentrically arranged hollow truncated cones with height and angle attached to it the inclination of the generatrix to the base increases from the central part to the periphery, characterized in that the inner and middle cones are made with windows, while the windows of the inner and middle of the cones offset by 90 ^o in the horizontal plane relative to each other.

2. The mixer according to claim 1, characterized in that it is equipped with a reflector located above the rotor, made in the form of a disk with a volumetric spiral of Archimedes, having a sectional conical shape, while the reflector has the ability to lower and rise.