RU2794906C1

RU2794906C1 - Paddle mixer for bulk materials

Info

Publication number: RU2794906C1
Application number: RU2022133463A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Яковлевич Борщев; Вадим Сергеевич Макаров
Filing date: 2022-12-20
Publication date: 2023-04-25

Abstract

FIELD: mixing bulk materials.

SUBSTANCE: invention can be used in construction, chemical, pharmaceutical, food and other industries. The paddle mixer for bulk materials comprises a housing, a rotating shaft with mixing blades placed in it, unloading and loading nozzles for the mixture components and a distributing device, the rotating shaft is hollow, has rectangular ports at the inlet section connected to the loading nozzle for supplying the component prone to segregation through the hole in a fixed shell, covering the inlet section of the shaft, and, on the rest of the length, unloading holes arranged in a checkerboard pattern and having a diameter equal to

d=(1.15...1.25)d_max, where d_max is the maximum particle diameter of the mixture component prone to segregation, and the distributing device is made in the form of a helical spiral securely fixed on the inner surface of the hollow rotating shaft.

EFFECT: increased reliability of operation by eliminating the grinding of particles prone to segregation of the component when it is transported by a helical spiral in the cavity of a rotating shaft, and simplified design of the mixer.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для смешивания сыпучих материалов и может быть использовано в строительной, химической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности. The invention relates to equipment for mixing bulk materials and can be used in construction, chemical, pharmaceutical, food and other industries.

Известен лопастной смеситель сыпучих материалов (Патент РФ на полезную модель № 86890, В01F 7/04, 2009), содержащий корпус, размещенный в корпусе вращающийся вал с перемешивающими лопастями, разгрузочный и загрузочные патрубки компонентов смеси и установленное под одним из загрузочных патрубков распределительное устройство. Распределительное устройство выполнено в виде кожуха с наклонной по ходу движения материала перфорированной распределительной решеткой.A paddle mixer of bulk materials is known (RF Patent for utility model No. 86890, B01F 7/04, 2009), containing a housing, a rotating shaft with mixing blades placed in the housing, an unloading and loading nozzles of the mixture components and a switchgear installed under one of the loading nozzles. The switchgear is made in the form of a casing with a perforated distribution grid inclined in the direction of material movement.

Недостатком смесителя является низкая надежность работы и нестабильное качество смеси вследствие неравномерного распределения в объеме смесителя склонного к сегрегации сыпучего компонента с помощью распределительного устройства, выполненного в виде неподвижной наклонной распределительной решетки. Это обусловлено тем, что в процессе движения сыпучего материала по наклонной решетке некоторая его часть застревает в отверстиях решетки и забивает тем самым ее отверстия. Вследствие этого на решетке имеет место зависание материала и его неравномерная подача в рабочий объем смесителя.The disadvantage of the mixer is the low reliability and unstable quality of the mixture due to uneven distribution in the volume of the mixer prone to segregation of the bulk component with the help of a distribution device made in the form of a fixed inclined distribution grid. This is due to the fact that during the movement of bulk material along an inclined grate, some of it gets stuck in the holes of the grate and thereby clogs its holes. As a result, the material hangs on the grate and its uneven supply to the working volume of the mixer.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому техническому решению является лопастной смеситель сыпучих материалов (Патент РФ на изобретение №2771774, B01F27/70, 2022), содержащий корпус, размещенный в нем вращающийся вал с перемешивающими лопастями, разгрузочный и загрузочные патрубки компонентов смеси, и установленное в верхней части корпуса под одним из загрузочных патрубков распределительное устройство, выполненное в виде вращающегося шнека, расположенного в неподвижном корпусе, имеющем в верхней части на входном участке отверстие, соединенное с загрузочным патрубком для подачи склонного к сегрегации компонента смеси, и в нижней части на всей его длине разгрузочные продолговатые отверстия.The closest in technical essence and achieved effect to the proposed technical solution is a paddle mixer of bulk materials (RF Patent for invention No. 2771774, B01F27 / 70, 2022), containing a housing, a rotating shaft with mixing blades placed in it, unloading and loading pipes of the mixture components , and a distributing device installed in the upper part of the body under one of the inlet pipes, made in the form of a rotating auger, located in a fixed body, having an opening in the upper part at the inlet section connected to the inlet pipe for supplying the mixture component prone to segregation, and in the lower parts along its entire length are unloading elongated holes.

Недостатком смесителя является низкая надежность работы, обусловленная возможностью измельчения частиц склонного к сегрегации компонента, перемещаемого витками шнека. Наличие вращающегося шнека для подачи склонного к сегрегации компонента вызывает необходимость применения дополнительного привода, что усложняет конструкцию смесителя. Кроме того, при этом существенно повышаются энергозатраты на перемещение сыпучего материала.The disadvantage of the mixer is the low reliability of operation, due to the possibility of grinding particles prone to segregation of the component moved by the turns of the screw. The presence of a rotating screw for supplying a component prone to segregation necessitates the use of an additional drive, which complicates the design of the mixer. In addition, this significantly increases the energy consumption for the movement of bulk material.

Технической задачей изобретения является повышение надежности работы и упрощение конструкции смесителя. The technical objective of the invention is to improve the reliability and simplify the design of the mixer.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в лопастном смесителе сыпучих материалов, содержащем корпус, размещенный в нем вращающийся вал с перемешивающими лопастями, разгрузочный и загрузочные патрубки компонентов смеси и распределительное устройство, вращающийся вал выполнен полым, имеет на входном участке прямоугольные окна, соединенные с загрузочным патрубком для подачи склонного к сегрегации компонента через отверстие в неподвижной обечайке, охватывающей входной участок вала, а на остальной длине ‒ разгрузочные отверстия, расположенные в шахматном порядке и имеющие диаметр, равный

d=(1,15...1,25) d _max (d _max - максимальный диаметр частиц склонного к сегрегации компонента смеси), а распределительное устройство выполнено в виде винтовой спирали, неподвижно закрепленной на внутренней поверхности полого вращающегося вала. The solution of the stated technical problem is achieved by the fact that in a paddle mixer of bulk materials, containing a housing, a rotating shaft with mixing blades placed in it, unloading and loading nozzles of the mixture components and a distributing device, the rotating shaft is made hollow, has rectangular windows connected to the inlet section. a loading nozzle for supplying a component prone to segregation through a hole in a fixed shell covering the inlet section of the shaft, and on the rest of the length - unloading holes arranged in a checkerboard pattern and having a diameter equal to

d =(1.15...1.25) d _max ( d _max is the maximum particle diameter of the mixture component prone to segregation), and the distributing device is made in the form of a helical spiral fixedly fixed on the inner surface of the hollow rotating shaft.

Перечисленные конструктивные признаки направлены на повышение надежности работы смесителя и упрощение его конструкции за счет выполнения распределительного устройства склонного к сегрегации компонента смеси в виде винтовой спирали и размещения его в полом вращающемся валу. За счет этого исключаются дополнительные элементы внутри корпуса смесителя, упрощается его привод, а также исключается возможность истирания и измельчения частиц склонного к сегрегации компонента в процессе его перемещения винтовой спиралью в полости вращающегося вала. The listed design features are aimed at improving the reliability of the mixer and simplifying its design by making the switchgear prone to segregation of the mixture component in the form of a helical spiral and placing it in a hollow rotating shaft. Due to this, additional elements inside the mixer body are eliminated, its drive is simplified, and the possibility of abrasion and grinding of particles prone to segregation of the component during its movement by a helical spiral in the cavity of the rotating shaft is eliminated.

Такая конструкция распределительного устройства позволяет равномерно распределять склонный к сегрегации компонент непосредственно под вращающимся валом в достаточно узкой зоне вдоль корпуса смесителя. Вследствие этого создаются практически одинаковые условия для равномерного распределения частиц этого компонента в объеме сыпучего материала. Это позволяет организовать эффективное протекание процесса смешивания и, как следствие, достижение высокой однородности смеси.This design of the distribution device makes it possible to uniformly distribute the segregation-prone component directly below the rotating shaft in a rather narrow area along the mixer body. As a result, almost identical conditions are created for the uniform distribution of particles of this component in the volume of bulk material. This allows organizing the efficient flow of the mixing process and, as a result, achieving a high homogeneity of the mixture.

На фиг. 1 изображен лопастной смеситель сыпучих материалов, на фиг. 2 – разрез А – А на фиг. 1, на фиг. 3 – вид Б на фиг. 1.In FIG. 1 shows a paddle mixer of bulk materials, Fig. 2 - section A - A in Fig. 1 in FIG. 3 - view B in Fig. 1.

Лопастной смеситель сыпучих материалов состоит из корпуса 1, размещенного в нем вращающегося вала 2 с перемешивающими лопастями 3, разгрузочного 4 и загрузочных 5 и 6 патрубков и распределительного устройства. Вращающийся вал 2 выполнен полым. На его входном участке имеются окна 7, соединенные с загрузочным патрубком 6 для подачи склонного к сегрегации компонента через отверстие 9 в неподвижной обечайке 8, охватывающей входной участок вала. На остальной длине вала имеются разгрузочные отверстия 10, расположенные в шахматном порядке.A paddle mixer of bulk materials consists of a body 1, a rotating shaft 2 placed in it with mixing blades 3, an unloading 4 and loading 5 and 6 nozzles and a switchgear. The rotating shaft 2 is hollow. At its inlet section there are windows 7 connected to the loading pipe 6 for supplying a component prone to segregation through an opening 9 in a fixed shell 8 covering the inlet section of the shaft. On the rest of the shaft length there are discharge holes 10 arranged in a checkerboard pattern.

Распределительное устройство состоит из винтовой спирали 11, неподвижно закрепленной на внутренней поверхности полого вращающегося вала.The distributing device consists of a helical spiral 11, fixedly fixed on the inner surface of a hollow rotating shaft.

Лопастной смеситель сыпучих материалов работает следующим образом.Paddle mixer bulk materials works as follows.

Перемешиваемые сыпучие компоненты загружают в корпус 1 через загрузочные патрубки 5 и 6. При этом склонный к сегрегации компонент загружают через патрубок 6, который соединен с окнами 7 полого вращающегося вала 2 через отверстие 9 в неподвижной обечайке 8, охватывающей входной участок вала. При вращении вала склонный к сегрегации компонент перемещается в полости вала с помощью винтовой спирали 11. При этом его частицы просыпаются сквозь отверстия 10 в стенке полого вала и поступают в корпус 1 смесителя на перемешивание распределенным по длине смесителя потоком. Вследствие этого его частицы имеют разное время для прохождения в нижнюю часть смеси, что приводит к выравниванию его содержания в поперечном сечении смесителя, то есть к повышению однородности смеси.Mixed bulk components are loaded into the housing 1 through the loading nozzles 5 and 6. In this case, the component prone to segregation is loaded through the nozzle 6, which is connected to the windows 7 of the hollow rotating shaft 2 through the hole 9 in the fixed shell 8, covering the inlet section of the shaft. When the shaft rotates, the component prone to segregation moves in the shaft cavity with the help of a helical spiral 11. At the same time, its particles wake up through holes 10 in the wall of the hollow shaft and enter the mixer body 1 for mixing by a flow distributed along the length of the mixer. As a result, its particles have a different time to pass into the lower part of the mixture, which leads to equalization of its content in the cross section of the mixer, that is, to an increase in the homogeneity of the mixture.

При вращении вала 2 перемешивающие лопасти 3 воздействуют на компоненты сыпучего материала и обеспечивают их перемешивание в поперечном сечении корпуса 1 смесителя. Под воздействием перемешивающих лопастей материал также перемещается вдоль корпуса смесителя.When the shaft 2 rotates, the mixing blades 3 act on the components of the bulk material and ensure their mixing in the cross section of the mixer housing 1. Under the influence of the mixing blades, the material also moves along the mixer body.

Выгрузка готовой смеси производится через разгрузочный патрубок 4.The finished mixture is unloaded through the discharge pipe 4.

Для выполнения своего функционального назначения элементы конструкции предлагаемого устройства должны отвечать следующим требованиям.To fulfill their functional purpose, the design elements of the proposed device must meet the following requirements.

В связи со своим функциональным назначением – обеспечивать равномерную загрузку склонного к сегрегации компонента по длине корпуса смесителя – винтовая спираль должна иметь геометрические размеры (высоту и шаг спирали), соответствующие заданной подаче склонного к сегрегации компонента. In connection with its functional purpose - to ensure uniform loading of the segregation-prone component along the length of the mixer body - the helical spiral must have geometric dimensions (helix height and pitch) corresponding to the given flow of the segregation-prone component.

Для обеспечения высокой эффективности распределения склонного к сегрегации компонента по длине корпуса смесителя и повышения надежности работы устройства разгрузочные отверстия в стенке полого вращающегося вала должны обеспечивать свободный проход частиц компонента и иметь диаметр, равный

(

- максимальный диаметр частиц склонного к сегрегации компонента смеси). Диаметр разгрузочных отверстий зависит от формы частиц склонного к сегрегации компонента смеси, влияющей на условия прохождения частиц через отверстия. Вследствие этого для частиц шарообразной формы диаметр отверстия рекомендуется принимать равный

, а для частиц неправильной формы, в большей степени склонных к застреванию в разгрузочных отверстиях, – равный

. Для обеспечения свободного прохода частиц отверстия в стенке полого вала рекомендуется выполнять в виде усеченного конуса, имеющего меньший диаметр, равный

на внутренней стороне стенки вала. Тем самым исключается возможность забивания разгрузочных отверстий частицами.To ensure high efficiency of distribution of the component prone to segregation along the length of the mixer body and increase the reliability of the device, the discharge holes in the wall of the hollow rotating shaft must provide free passage of the component particles and have a diameter equal to

(

is the maximum particle diameter of the component of the mixture prone to segregation). The diameter of the discharge holes depends on the shape of the particles prone to segregation component of the mixture, which affects the conditions for the passage of particles through the holes. As a result, for particles of a spherical shape, the diameter of the hole is recommended to be taken equal to

, and for particles of irregular shape, more prone to getting stuck in the discharge holes, it is equal to

. To ensure the free passage of particles, the holes in the wall of the hollow shaft are recommended to be made in the form of a truncated cone with a smaller diameter equal to

on the inside of the shaft wall. This eliminates the possibility of clogging the discharge holes with particles.

Количество разгрузочных отверстий в полом вращающемся валу определяется, исходя из условия обеспечения заданной подачи склонного к сегрегации компонента в корпус смесителя на перемешивание.The number of discharge holes in the hollow rotating shaft is determined based on the condition for providing a given supply of a component prone to segregation into the mixer body for mixing.

Разгрузочные отверстия в стенке полого вращающегося вала целесообразно размещать в шахматном порядке. Такое размещение отверстий увеличивает их общую световую площадь, а также в меньшей мере снижает прочностные характеристики полого вала.Unloading holes in the wall of the hollow rotating shaft, it is advisable to place in a checkerboard pattern. This arrangement of the holes increases their total light area, and to a lesser extent reduces the strength characteristics of the hollow shaft.

Предлагаемая конструкция лопастного смесителя по сравнению с известным наряду с обеспечением заданного качества смешивания склонных к сегрегации сыпучих компонентов позволяет повысить надежность работы за счет исключения измельчения частиц склонного к сегрегации компонента при его транспортировании винтовой спиралью в полости вращающегося вала, а также упростить конструкцию смесителя за счет установки распределительного устройства в полом вращающемся валу перемешивающего устройства.The proposed design of the paddle mixer in comparison with the known one, along with ensuring the specified quality of mixing prone to segregation of bulk components, makes it possible to increase the reliability of operation by eliminating the grinding of particles of the component prone to segregation during its transportation by a helical spiral in the cavity of a rotating shaft, and also to simplify the design of the mixer due to installation switchgear in the hollow rotating shaft of the mixing device.

Claims

Paddle mixer of bulk materials, containing a body, placed in it a rotating shaft with mixing blades, unloading and loading nozzles of the mixture components and a distribution device, characterized in that the rotating shaft is hollow, has rectangular windows at the inlet section connected to the loading nozzle for supplying inclined to the segregation of the component through a hole in a fixed shell, covering the input section of the shaft, and on the rest of the length - discharge holes arranged in a checkerboard pattern and having a diameter equal to

d=(1.15...1.25)d _max , where d _max is the maximum particle diameter of the mixture component prone to segregation, and the distributing device is made in the form of a helical spiral fixedly fixed on the inner surface of the hollow rotating shaft.