RU2414289C1

RU2414289C1 - Loose materials mixer

Info

Publication number: RU2414289C1
Application number: RU2009124880/05A
Authority: RU
Inventors: Виктор Николаевич Опарин (RU); Виктор Николаевич Опарин; Александр Васильевич Лубягин (RU); Александр Васильевич Лубягин; Альберт Павлович Бобряков (RU); Альберт Павлович Бобряков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Проектно-строительная компания "Фундамент"
Priority date: 2009-06-29
Filing date: 2009-06-29
Publication date: 2011-03-20
Also published as: RU2009124880A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to loose materials mixing and may be used in whatever industry related with processing and storage of loose materials, e.g. agriculture, chemical industry, etc. Proposed device comprises loose material container and drive. Said container represents a square-section barrel. Two lateral opposite walls move horizontally, while drive is articulated with the container moving walls. Proposed device allow mixing loose materials by cyclic loading by compression-expansion strains.

EFFECT: higher quality of mixing, expanded applications, simplified design.

4 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к способам перемешивания сыпучих материалов и может быть использовано во всех отраслях промышленности, связанных с переработкой и хранением сыпучих материалов, например в сельском хозяйстве, в химической промышленности и др.The present invention relates to methods for mixing bulk materials and can be used in all industries related to the processing and storage of bulk materials, for example in agriculture, in the chemical industry, etc.

Известен смеситель сыпучих материалов по патенту РФ №2220763 (опубл. 2004.01.10, МПК В01F 3/18), включающий вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и коническим днищем, циркуляционную трубу с завихрительным устройством, размещенную на оси корпуса, сопло, установленное в нижней части днища, соосно циркуляционной трубе, трубные и корпусные экраны в виде усеченных конусов, патрубки для загрузки и выгрузки сыпучих материалов, патрубки для ввода и вывода газовой среды.A known mixer of bulk materials according to the patent of the Russian Federation No. 2220763 (publ. 2004.01.10, IPC B01F 3/18), including a vertical cylindrical body with a lid and a conical bottom, a circulation pipe with a swirl device located on the axis of the body, a nozzle mounted in the lower part bottoms, coaxial to the circulation pipe, pipe and housing screens in the form of truncated cones, nozzles for loading and unloading bulk materials, nozzles for entering and leaving the gas medium.

К недостаткам данного устройства следует отнести ограничение по высоте столба сыпучего материала, обусловленное использованием газового потока для перемещения частиц сыпучего материала. Известное устройство не обеспечивает равномерное перемешивание сыпучего материала, что обусловлено разной подвижностью частиц под действием воздушного потока в зависимости от их формы и удельного веса. Кроме того, в некоторых случаях контакт сыпучего материала с воздухом или любым другим газом нежелателен или даже недопустим. К недостаткам устройства по патенту №2220763 также можно отнести сложность его конструкции и, как следствие, снижение надежности работы устройства, и высокую стоимость его изготовления и эксплуатации.The disadvantages of this device include the restriction on the height of the column of bulk material, due to the use of a gas stream to move particles of bulk material. The known device does not provide uniform mixing of granular material, due to the different mobility of the particles under the influence of air flow depending on their shape and specific gravity. In addition, in some cases, contact of the bulk material with air or any other gas is undesirable or even unacceptable. The disadvantages of the device according to patent No. 2220763 can also include the complexity of its design and, as a result, the decrease in the reliability of the device, and the high cost of its manufacture and operation.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является смеситель сыпучих материалов по авторскому свидетельству СССР №1713632 (опубл. 1992.02.23, МПК В01F 11/00). Данный смеситель включает герметическую емкость, внутри которой установлена транспортная трубка с переточными клапанами, установленными над уровнем загрузки. В верхней части установлен генератор колебаний, работающий синхронно с переточными клапанами.Closest to the proposed device is a mixer of bulk materials according to the author's certificate of the USSR No. 1713632 (publ. 1992.02.23, IPC B01F 11/00). This mixer includes a hermetic container, inside of which a transport tube is installed with transfer valves installed above the load level. In the upper part, an oscillation generator is installed that works synchronously with the transfer valves.

В данном смесителе, так же как и в устройстве по патенту РФ №2220763, не обеспечивается равномерное перемешивание сыпучего материала с разными компонетнами, что обусловлено использованием воздушного потока.In this mixer, as well as in the device according to the patent of the Russian Federation No. 2220763, uniform mixing of bulk material with different components is not ensured, due to the use of air flow.

Техническая задача, решаемая в предлагаемом изобретении, заключается в повышении качества перемешивания сыпучего материала при расширении области применения и упрощении конструкции устройства.The technical problem solved in the present invention is to improve the quality of mixing bulk material while expanding the scope and simplifying the design of the device.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для перемешивания сыпучих материалов, включающем емкость для сыпучего материала и привод, емкость выполнена в виде стакана с прямоугольным сечением, две боковые противоположные стенки выполнены подвижными в горизонтальном направлении, а привод кинематически связан с подвижными стенками емкости.The problem is solved in that in a device for mixing bulk materials, including a container for bulk material and a drive, the container is made in the form of a glass with a rectangular cross-section, two opposite side walls are movable in the horizontal direction, and the drive is kinematically connected with the movable walls of the container.

Устройство для перемешивания сыпучих материалов также может быть выполнено в виде емкости, выполненной в виде стакана, в стенках которого выполнены встречные окна, в которых со скользящей посадкой установлены толкатели, а привод кинематически связан с толкателями.A device for mixing bulk materials can also be made in the form of a container made in the form of a glass, in the walls of which there are counter windows in which pushers are installed with a sliding fit, and the drive is kinematically connected with the pushers.

Предлагаемая конструкция позволяет осуществлять перемешивание сыпучего материала за счет циклического нагружения деформациями сжатия-растяжения. При этом происходит деформирование глубинных слоев материала, приводящее к интенсивному перемешиванию всей загруженной в емкость массы.The proposed design allows the mixing of bulk material due to cyclic loading by compression-tensile deformations. In this case, deformation of the deep layers of the material occurs, leading to intensive mixing of the entire mass loaded into the tank.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема устройства, на фиг.2 - схема устройства с толкателями, на фиг.3 - фотографии процесса перемешивания материала в устройстве, на фиг.4 - фотографии процесса перемешивания материала в устройстве с толкателями.The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 is a diagram of a device, Fig. 2 is a diagram of a device with pushers, Fig. 3 is a photograph of a process of mixing material in a device, and Fig. 4 is a photograph of a process of mixing material in a device with pushers.

Устройство включает емкость для сыпучего материала в виде стакана с прямоугольным сечением, две боковые противоположные стенки 1 выполнены подвижными в горизонтальном направлении, а привод 2 кинематически связан с подвижными стенками 1 емкости.The device includes a container for bulk material in the form of a glass with a rectangular cross-section, two opposite side walls 1 are made movable in the horizontal direction, and the drive 2 is kinematically connected with the movable walls 1 of the container.

Устройство с толкателями включает емкость 3, выполненную в виде стакана, в стенках которого выполнены встречные окна, в которых со скользящей посадкой установлены толкатели 4, а привод 2 кинематически связан с толкателями 4.The device with pushers includes a container 3, made in the form of a glass, in the walls of which there are counter windows, in which pushers 4 are installed with a sliding fit, and the drive 2 is kinematically connected with the pushers 4.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Сыпучий материал размещают в плоской емкости между двумя неподвижными параллельными стенками (не показаны). Боковые стенки 1 емкости кинематически связаны с приводом 2. Привод 2 воздействует на стенки 1, обеспечивая их циклическое сближение или удаление друг от друга на фиксированную величину. При этом происходит подъем частиц сыпучего материала в центральной части емкости, а около подвижных стенок 1, наоборот, частицы сыпучего материала опускаются вниз.The proposed device operates as follows. Bulk material is placed in a flat container between two stationary parallel walls (not shown). The side walls 1 of the tank are kinematically connected with the drive 2. The drive 2 acts on the walls 1, ensuring their cyclic convergence or removal from each other by a fixed value. When this occurs, the particles of bulk material rise in the central part of the tank, and near the movable walls 1, on the contrary, the particles of bulk material fall down.

На фиг.3 представлены фотографии, иллюстрирующие нагружение материала в устройстве. Сыпучий материал размещали слоями разной закраски в плоском контейнере с передней прозрачной стеклянной стенкой. В качестве привода использовался вал, на одном конце которого выполнена левая, а на другом - правая винтовая передача. При вращении вала за счет гаек, накручивающихся на него, противоположные боковые стенки 1, скрепленные гайками, либо расходились, либо сближались. Амплитуда циклического смещения стенок 1 задана шагом резьбы и количеством оборотов вала. Деформации сжатия-растяжения задавались горизонтальным смещением стенок контейнера.Figure 3 presents photographs illustrating the loading of material in the device. Bulk material was placed in layers of different colors in a flat container with a front transparent glass wall. As a drive, a shaft was used, on one end of which the left one was made, and on the other - the right helical gear. When the shaft rotates due to the nuts screwed on it, the opposite side walls 1, fastened with nuts, either diverged or converged. The amplitude of the cyclic displacement of the walls 1 is given by the thread pitch and the number of shaft revolutions. Compression-tensile strains were set by the horizontal displacement of the container walls.

Исходная засыпка материала из двух компонетов разных цветов показана на фиг.3а. На фиг.3б, 3в и 3г - последовательность развития процесса соответственно после 6, 22 и 36 циклов нагружения деформацией ~5,3%. На представленных чертежах видно, что с увеличением числа циклов кинематика движения частиц в центральной части характеризуется подъемом наверх, а около подвижных стенок - вниз. В рассмотренном циклическом деформировании реализуется типичный процесс перемешивания материала: глубинные слои центральной части поднимаются на свободную поверхность образца, затем перемещаются к периферии и снова тонут. Механизм этого процесса связан с неравноценным восприятием сыпучим материалом деформации сжатия и растяжения. При сжатии смещения стенок контейнера и материала у стенки равны, а при растяжении достигнутые деформации не возвращаются за счет удерживающих сил контактного трения частиц. За счет отставания материала от стенок контейнера остаточные смещения образуют при каждом цикле некоторый объем, заполняемый материалом. При следующем цикле этот материал вдавливается к центру образца и за счет проскальзывания выдавливается наверх. Если при однократном приложении нагрузки остаточная деформация может быть незначительной, то при приложении нагрузок, измеряемых десятками и сотнями тысяч, накапливающиеся деформации уже существенны.The initial filling of the material from two components of different colors is shown in figa. On figb, 3c and 3d - the sequence of development of the process, respectively, after 6, 22 and 36 cycles of strain loading ~ 5.3%. In the drawings presented, it is seen that with an increase in the number of cycles, the kinematics of particle motion in the central part is characterized by a rise upward, and near a moving wall - downward. In the considered cyclic deformation, a typical material mixing process is realized: the deep layers of the central part rise to the free surface of the sample, then move to the periphery and sink again. The mechanism of this process is associated with unequal perception by the bulk material of compression and tensile strains. When compressing, the displacements of the walls of the container and the material at the wall are equal, and when stretched, the achieved deformations do not return due to the holding forces of contact friction of the particles. Due to the lag of the material from the container walls, the residual displacements during each cycle form a certain volume filled with material. In the next cycle, this material is pressed into the center of the sample and squeezed upward due to slippage. If with a single application of the load, the residual deformation can be insignificant, then with the application of loads measured in tens and hundreds of thousands, the accumulated deformations are already significant.

В некоторых случаях предпочтительной может оказаться схема нагружения, в которой стенки 1 закреплены неподвижно, а во встречных окнах со скользящей посадкой установлены два толкателя 4. Толкатели 4 аналогично предыдущей схеме могут циклически сближаться и удаляться. В этом случае материал испытывает деформации растяжения-сжатия между торцами толкателей 4.In some cases, it may be preferable to load circuit, in which the walls 1 are fixed motionless, and two pushers 4 are installed in the opposite windows with a sliding fit. The pushers 4, like the previous scheme, can cyclically approach and move away. In this case, the material experiences tensile-compression strains between the ends of the pushers 4.

На фиг.4а показана исходная засыпка смешиваемых компонетов в устройстве с толкателями. На фиг.4б, 4в, 4г и 4д - последовательность развития процесса соответственно после 20, 45, 90 и 120 циклов нагружения. Деформация для этого нагружения была увеличена и составила величину ξ~12,5%.On figa shows the initial filling of the mixed components in the device with pushers. On figb, 4c, 4g and 4d - the sequence of development of the process, respectively, after 20, 45, 90 and 120 loading cycles. The strain for this loading was increased and amounted to ξ ~ 12.5%.

Claims

A device for mixing bulk materials, including a container for bulk material and a drive, characterized in that the container is made in the form of a glass with a rectangular cross-section, two opposing side walls of which are made movable in the horizontal direction, and the drive is kinematically connected with the moving walls of the container.