RU2191063C1

RU2191063C1 - Centrifugal mixer

Info

Publication number: RU2191063C1
Application number: RU2001102922/12A
Authority: RU
Inventors: С.А. Ратников; Д.М. Бородулин; Г.Е. Иванец; Г.Н. Белоусов; И.А. Бакин; А.И. Саблинский
Original assignee: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2001-01-31
Publication date: 2002-10-20

Abstract

FIELD: continuous preparation of loose materials mixtures with additives of liquid; applicable in food, chemical and other industries. SUBSTANCE: centrifugal mixer has vertical cylindrical body consisting of two shells; cover with loading branch pipes and branch pipe supplying liquid phase; bottom with unloading branch pipe; guide funnel installed in body upper shell; receiving and distributing device located between body shell and shaft. Mounted on shaft is a disc for spraying of liquid phase, blades installed at a level of receiving and distributing device, rotor consisting of disc with two hollow truncated cones concentrically installed on it with small bases downward. Secured to shaft bottom are unloading blades. Mixing process in mixer is realized in two stages to increase intensity of process and to improve quality of produced mixture. At the first stage, initial components are subjected to preliminary mixing in receiving and distributing device under action of rotating blades on materials. At the second stage, final mixing in thin thinned layers is effect. EFFECT: higher efficiency due to increased process intensity and improved quality of produced mixtures. 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для непрерывного приготовления смесей сыпучих материалов с добавками жидкости и может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности. The invention relates to devices for the continuous preparation of mixtures of bulk materials with liquid additives and can be used in food, chemical and other industries.

Известен смеситель [1], содержащий корпус с размещенными в нем на вертикальном полом валу ротором, представляющим собой три полых усеченных конуса, которые концентрично установлены на диске. При этом высота и угол наклона образующей каждого конуса к диску ротора увеличиваются от центральной части к периферии. Смешивание в указанном смесителе происходит в результате последовательного прохождения материала по поверхностям трех конусов под действием центробежных сил. Однако недостаточная разреженность потоков и отсутствие рециркуляции не позволяют получать качественные смеси. Также данный смеситель не позволяет эффективно смешивать увлажненные материалы или получать смеси с добавками жидкости. A known mixer [1], comprising a housing with a rotor arranged in it on a vertical hollow shaft, which is three truncated hollow cones, which are concentrically mounted on the disk. In this case, the height and angle of inclination of the generatrix of each cone to the rotor disk increase from the central part to the periphery. 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 sparse flows and lack of recirculation do not allow to obtain high-quality mixtures. Also, this mixer does not allow efficiently mixing moistened materials or to obtain mixtures with liquid additives.

Известен смеситель [2], содержащий цилиндрический корпус с крышкой, ротор, образованный коническими кольцами и смонтированный на полом валу, статор с цилиндрическими кольцами, укрепленными на крышке смесителя и перекрывающими кольцевые полости ротора. Смешивание в указанном смесителе происходит в результате последовательного прохождения материала по поверхности трех конусов под действием центробежных сил инерции. Однако недостаточная разреженность потока на внутреннем конусе по сравнению со средним и внешним и отсутствие рециркуляции приводят к тому, что смеситель недостаточно сглаживает флуктуации входных потоков. Помимо этого конструкция смесителя не позволяет эффективно разрушать конгломераты, которые могут образовываться при смешивании сыпучих компонентов и жидкости, что негативно сказывается на качестве смеси. A known mixer [2], containing a cylindrical body with a cover, a rotor formed by tapered rings and mounted on a hollow shaft, a stator with cylindrical rings mounted on the cover of the mixer and overlapping the annular cavity of the rotor. Mixing in the specified mixer occurs as a result of successive passage of the material on the surface of the three cones under the action of centrifugal inertia. However, the insufficient rarefaction of the flow on the inner cone compared with the middle and outer and the absence of recirculation lead to the fact that the mixer does not smooth out fluctuations of the input flows. In addition, the design of the mixer does not allow to effectively destroy conglomerates that can form when mixing bulk components and liquids, which negatively affects the quality of the mixture.

Цель изобретения - интенсификация процесса смешивания сыпучих материалов и жидкости, эффективное разрушение конгломератов, образующихся при вводе жидкости в сыпучие материалы, увеличение сглаживающей способности смесителя и, как следствие, повышение качества смеси. Достижение поставленной цели осуществляется за счет наличия в средней части корпуса смесителя приемно-распределительного устройства, имеющего отверстия и направляющие полые усеченные конуса, а также за счет наличия на валу, внутри приемно-распределительного устройства, дополнительных перемешивающих лопастей. The purpose of the invention is the intensification of the process of mixing bulk materials and liquids, the effective destruction of the conglomerates formed during the introduction of liquids into bulk materials, increasing the smoothing ability of the mixer and, as a result, improving the quality of the mixture. Achieving this goal is due to the presence in the middle part of the mixer body of a receiving and distributing device having holes and guides of hollow truncated cones, as well as due to the presence of additional mixing blades on the shaft inside the receiving and distributing device.

На фиг.1 изображен в разрезе общий вид центробежного смесителя непрерывного действия с указанием направления движения смеси в аппарате. На фиг.2 изображено горизонтальное сечение смесителя на уровне приемно-распределительного устройства. Figure 1 shows a sectional view of a continuous centrifugal mixer with an indication of the direction of movement of the mixture in the apparatus. Figure 2 shows a horizontal section of the mixer at the level of the reception and distribution device.

Смеситель состоит из следующих элементов: вертикального цилиндрического корпуса, состоящего из двух цилиндрических обечаек 1 (верхней и нижней); направляющей воронки 2, которая расположена в верхней обечайке; крышки 3 с загрузочными патрубками 4 и патрубком подачи жидкой фазы 5; днища 6 с разгрузочным патрубком 7; приемно-распределительного устройства 8 с отверстиями 9 и направляющими полыми усеченными конусами 10 и 11 (внутренним и внешним), установленного неподвижно на нижней обечайке корпуса; подшипникового узла 12, в котором закреплен вал 13. На валу крепятся диск 14 для распыления жидкой фазы, перемешивающие лопасти 15, ротор 16 и разгрузочные лопасти 17. Ротор 16 представляет собой диск с концентрично установленными на нем двумя полыми усеченными конусами 18 (внутренний) и 19 (внешний). Смеситель приводится в действие посредством клиноременной передачи 20 между ним и электродвигателем 21. The mixer consists of the following elements: a vertical cylindrical body, consisting of two cylindrical shells 1 (upper and lower); funnel guide 2, which is located in the upper shell; covers 3 with loading nozzles 4 and a nozzle for supplying a liquid phase 5; bottoms 6 with discharge pipe 7; receiving and distributing device 8 with holes 9 and guides with hollow truncated cones 10 and 11 (internal and external) mounted motionless on the lower shell of the housing; the bearing assembly 12, in which the shaft 13 is fixed. A disk 14 for spraying the liquid phase, mixing blades 15, rotor 16 and unloading blades 17 are mounted on the shaft. Rotor 16 is a disk with two hollow truncated cones 18 (inner) concentrically mounted on it and 19 (external). The mixer is driven by a V-belt transmission 20 between it and the electric motor 21.

Центробежный смеситель работает следующим образом. Centrifugal mixer operates as follows.

Сыпучие компоненты дозаторами подаются через загрузочные патрубки 4 и попадают на поверхность направляющей воронки 2. Жидкая фаза подается через патрубок 5 и попадает на диск 14. Так как диск 14 вращается, то жидкая фаза под действием сил инерции распыляется в тонкослойный поток сыпучих компонентов, которые ссыпаются через отверстие направляющей воронки 2 на приемно-распределительное устройство 8. Под действием вращающихся перемешивающих лопастей 15 в приемно-распределительном устройстве 8 происходит предварительное смешивание компонентов с достаточно интенсивной циркуляцией материалов, которые находятся в псевдоожиженном состоянии. При этом происходит хорошее сглаживание пульсаций входных потоков, разрушение конгломератов, которые могут образовываться при распылении жидкой фазы в поток сыпучих компонентов. В результате на первой ступени смешивания образуется достаточно однородная смесь. На второй ступени смешивание осуществляется в тонких разреженных слоях на внутренних поверхностях полых вращающихся конусов 18 и 19 ротора 16. Происходит это следующим образом. Смесь, находящаяся в приемно-распределительном устройстве 8, непрерывно просыпается через отверстия 9 на внутренние поверхности направляющих конусов 10 и 11. При этом часть смеси, которая находится на плоской горизонтальной части приемно-распределительного устройства 8, просыпаясь через отверстия 9, попадает на внутренний направляющий конус 10. По нему она направляется к центру диска ротора 16 и далее попадает на поверхность внутреннего вращающегося конуса 18. Под воздействием сил инерции смесь тонким разреженным слоем движется по его внутренней поверхности снизу вверх. При таком движении происходит перераспределение (смешивание) отдельных частиц и микрообъемов материала в потоке. Далее смесь сбрасывается с верхней кромки внутреннего конуса 18 на поверхность внешнего направляющего конуса 11, куда через отверстия 9 опережающим по отношению к ней потоком ссыпается смесь, находящаяся на конической части приемно-распределительного устройства 8. Суммарный поток ссыпается с поверхности внешнего направляющего конуса на внутреннюю поверхность конуса 19 ротора 16. На поверхности внешнего конуса 19 происходит тот же процесс, что и на поверхности внутреннего конуса 18. Смесь, сошедшая с верхней кромки внешнего конуса 19, ссыпается на днище 6 смесителя. Из смесителя смесь выводится разгрузочными лопастями 17 через разгрузочный патрубок 7. При этом происходит дополнительное перемешивание смеси, что улучшает качество готовой композиции. The bulk components are dispensed through the loading nozzles 4 and reach the surface of the guide funnel 2. The liquid phase is fed through the nozzle 5 and enters the disk 14. Since the disk 14 rotates, the liquid phase is sprayed under the action of inertia into a thin layer flow of loose components that are poured through the opening of the guide funnel 2 to the receiving and distributing device 8. Under the action of the rotating mixing blades 15 in the receiving and distributing device 8, the component is pre-mixed with a fairly intense circulation of materials, which are in a fluidized state. In this case, there is a good smoothing of the pulsations of the input flows, the destruction of conglomerates, which can be formed by spraying the liquid phase into the flow of bulk components. As a result, a fairly uniform mixture is formed in the first mixing stage. In the second stage, mixing is carried out in thin sparse layers on the inner surfaces of the hollow rotating cones 18 and 19 of the rotor 16. This happens as follows. The mixture located in the receiving and distributing device 8 continuously wakes up through the openings 9 on the inner surfaces of the guide cones 10 and 11. At the same time, the part of the mixture that is on the flat horizontal part of the receiving and distributing device 8, waking through the openings 9, falls on the internal guide cone 10. On it, it goes to the center of the rotor disk 16 and then falls on the surface of the inner rotating cone 18. Under the influence of inertia, the mixture moves with a thin rarefied layer along its inside surface it upwards. With this movement, redistribution (mixing) of individual particles and microvolumes of the material in the flow occurs. Then the mixture is discharged from the upper edge of the inner cone 18 to the surface of the outer guide cone 11, where the mixture located on the conical part of the receiving and distributing device 8 is poured through the openings 9 with an advance flow towards it. The total flow is poured from the surface of the outer guide cone to the inner surface the cone 19 of the rotor 16. On the surface of the outer cone 19, the same process occurs as on the surface of the inner cone 18. The mixture descended from the upper edge of the outer cone 19 is poured on the bottom of the 6 mixer. From the mixer, the mixture is discharged by the discharge blades 17 through the discharge pipe 7. In this case, additional mixing of the mixture occurs, which improves the quality of the finished composition.

На второй ступени смешивания происходит движение материалов с опережающим потоком, чему способствует конструкция приемно-распределительного устройства 8. Таким образом, на второй ступени смешиванию подвергается сначала часть потока, поступающего из приемно-распределительного устройства 8, а затем полученная смесь разбавляется другой его частью и вновь подвергается смешиванию. Через отверстия в плоской горизонтальной части приемно-распределительного устройства и в конической его части просыпается одинаковое количество материала, поэтому коэффициент опережения α ≈ 0,5 (50%). Такая схема организации движения материальных потоков на второй ступени смешивания позволяет добиться одинаковой толщины слоя материала на конусах ротора, а также существенно повысить однородность смеси, чего можно добиться и при рециркуляции, однако с большими удельными затратами энергии при той же производительности. At the second mixing stage, materials with a leading stream move, which is facilitated by the design of the receiving and distributing device 8. Thus, at the second stage of mixing, the first part of the stream coming from the receiving and distributing device 8 is subjected to mixing, and then the resulting mixture is diluted with its other part and again subjected to mixing. The same amount of material wakes up through the holes in the flat horizontal part of the receiving and distribution device and in its conical part, therefore, the advance coefficient α ≈ 0.5 (50%). Such a scheme for organizing the movement of material flows in the second mixing stage allows one to achieve the same thickness of the material layer on the cones of the rotor, as well as to significantly increase the uniformity of the mixture, which can be achieved with recirculation, but with a large specific energy consumption at the same performance.

Таким образом, за счет распыления жидкой фазы в тонкослойный поток сыпучих компонентов, а также вследствие проведения процесса смешивания сыпучих материалов и жидкой фазы в два этапа удается интенсифицировать процесс смешивания и получать качественные смеси сыпучих материалов и жидкости при соотношении компонентов до 1: 200. За счет того, что смешивание на первом этапе происходит под воздействием вращающихся лопастей при достаточно большой циркуляции материалов удается:
- хорошо сглаживать пульсации входных материальных потоков, что позволяет укомплектовывать смеситель дешевыми и простыми по конструкции дозаторами объемного типа;
- достичь на первом этапе смешивания достаточно однородной структуры смеси без конгломератов, которые могут образоваться при вводе в сыпучие компоненты жидкой фазы.Thus, by spraying the liquid phase into a thin-layer flow of bulk components, and also due to the mixing process of bulk materials and the liquid phase in two stages, it is possible to intensify the mixing process and to obtain high-quality mixture of bulk materials and liquid with a ratio of components up to 1: 200. Due to the fact that mixing at the first stage occurs under the influence of rotating blades with a sufficiently large circulation of materials succeeds:
- to smooth smoothly the pulsations of the input material flows, which makes it possible to equip the mixer with cheap and simple in design volumetric dosers;
- to achieve at the first stage of mixing a fairly homogeneous structure of the mixture without conglomerates that can form when introduced into the bulk components of the liquid phase.

Вследствие организации опережающего материального потока на втором этапе смешения и проведения процесса в тонких разреженных слоях удается:
- добиться одинаковой удельной загрузки конусов ротора, что способствует равной толщине слоя материала на них;
- достичь того, что процесс смешивания происходит на уровне микрообъемов и отдельных частиц.Due to the organization of the advanced material flow at the second stage of mixing and carrying out the process in thin rarefied layers, it is possible to:
- to achieve the same specific loading of the cones of the rotor, which contributes to an equal thickness of the layer of material on them;
- to achieve that the mixing process occurs at the level of microvolumes and individual particles.

Кроме того, смеситель позволяет получать качественные смеси сыпучих материалов с сильно различающейся дисперсностью частиц, вводя жидкую фазу в качестве связующего компонента. In addition, the mixer allows you to get high-quality mixture of bulk materials with very different particle sizes, introducing the liquid phase as a binder component.

Источники информации
1. А.с. SU 1546120, СССР МКИ В 01 F 7/26, 1971.Sources of information
1. A.S. SU 1546120, USSR MKI B 01 F 7/26, 1971.

2. А.с. SU 197514, СССР МКИ В 01 F 11/00, 1967. 2. A.S. SU 197514, USSR MKI B 01 F 11/00, 1967.

Claims

A centrifugal mixer comprising a vertical cylindrical body provided with a lid, loading nozzles, a liquid phase supply pipe, a discharge pipe, a disk for spraying a liquid phase, a shaft and a rotor in the form of a disk with hollow truncated cones concentrically mounted on it, characterized in that in the middle part the housing is fixedly mounted receiving and distributing device with holes and guides hollow truncated cones, and on the shaft, inside the receiving and distributing device, additional l mouth.