V 2002128301 iiwipprjiipppippp ВИБРАЦИОНННЫЙ СМЕСИТЕЛЬ Полезная модель относится к устройствам, нредназначенным для смешения в непрерывном процессе пылевидных, в частности цемента, и мелкозернистых материалов с жидкостью (водой, водным раствором, водной эмульсией), и может быть применена для изготовления цементного теста и других вязких смесей мелкодисперсных твердых материалов с жидкостями. Известен лопастной бетоносмеситель непрерывного действия III, выполненный в виде желоба, в котором смешение вводимых твердых материалов с жидкостью производится посредством лопастного вала, приводимого во враш;ение от электродвигателя, причем желоб со смешиваемыми материалами подвергается воздействию вибрации от дебалансного вибровозбудителя, что способствует смешению и разгрузке смеси. Основные недостатки смесителя этой конструкции - неполнота его опорожнения и потребность в частых осмотрах и ремонтах. Известен также многоцелевой смеситель бетона непрерывного действия /2/, в полости смесителя, имеющей форму перевернутого усеченного конуса, поток вводимого исходного сухого материала соударяется с завихренной воронкой впрыскиваемой посредством сжатого воздуха жидкости и смешивается с последней в вихревом потоке. Полученная смесь разгружается из аппарата посредством наклонного вибротранспортирующего МКИ 7 BOIF 5/04; B28C 5/32; 7/14 v желоба, снабженного вибровозбудителем. Недостаток этого смесителя низкое качество смешения комнонентов цемента или бетона. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству вибрационного смесителя является выбранный в качестве нрототипа известный анпарат для перемешивания жидкостей и суспензий /3/, Указанный аппарат имеет камеру, в полости которой установлена вибрационная мешалка, представляюп1;ая собой вертикальный шток с прикрепленными к нему одним, двумя или несколькими дисками (в зависимости от высоты аппарата). Верхний конец штока вибрационной мешалки соединен с виброприводом, например, электромагнитным вибровозбудителем, который сообш;ает вибрационной мешалке вертикально направленные колебания частотой 25-100 Гц. Диски вибрационной мешалки (диаметром обычно не более 0,5 диаметра камеры) снабжены перфорациями конической или коноидной формы. Суммарное сечение отверстий перфораций (их меньшего размера) составляет 10-15% плош;ади диска. Сужения отверстий, а следовательно и движение формируемых ими струй, могут быть направлены вниз или вверх. Для предотвращения образования (слёживания) осадка на днище камеры все струи с нижнего диска направляют вниз. Интенсивное перемешивание достигается при амплитуде скорости дисков около 0,5 м/с. Недостаток данной конструкции аппарата для смешения суспензий заключается в том, что диски его вибрационной мешалки недостаточно W ч эффективны в процессе перемешивания вязких суспензий, например, изготовления цементного раствора, или производят смешение с гораздо худшими показателями, так как не выполняют OCHOBHJTO роль - возбуждение в полости камеры турбулентных потоков, производящих смешение поступающих в аппарат компонентов цементного раствора, то есть не обеспечивают качество смешения. Причина этого: в вязких суспензиях при вибрации толстостенных дисков, оснащенных перфорациями, в частности конической и коноидной формы, скорость струй, выходящих из отверстий, невелика вследствие воздействия сил, стремящихся проталкивать суспензию через перфорации в обратном направлении, и сил вязкого трения в отверстиях, которые особенно существенны при перемешивании вязких суспензий. Кроме того, в известном аппарате перемещение вязких суспензий в полости камеры и их разгрузка из камеры затруднены вследствие больших сил трения смеси о поверхности мешалки и стенки камеры и налипания вязких суспензий на эти поверхности. Техническая задача, решаемая заявленным вибрационным смесителем, состоит в повышении эффективности и качества смешения жидкости с твердыми мелкодисперсными и сыпучими материалами (в частности цементом и другими вяжущими материалами) и обеспечении надежной работы вибрационного смесителя в непрерывном режиме с заданной производительностью и при его разгрузке. W ч Решение поставленной задачи достигается тем, что в вибрационном смесителе для смешения сыпучего материала с жидкостью, содержанием камеру с днищем, в полости которой размещена вибрационная мешалка, состоящая из одного или нескольких дисков с перфорациями конической или коноидной формы и штока, к которому прикреплены диски, и электромагнитный вибровозбудитель вертикально направленных колебаний частотой 25-100 Гц, к которому присоединен верхний конец штока, предусмотрено обеспечение камеры патрубками ввода подлежащих смешению материалов и выхода их смеси и сигнализатором уровня смеси в камере, диаметр диска вибрационной мешалки составляет 0,7-0,75 диаметра камеры, а перфорации снабжены выступающими над дисками соплами конической или коноидной формы с выходными суженными отверстиями диаметром 12-20 мм каждое, суммарное сечение которых составляет 15-20% площади, занимаемой диском в поперечном сечении камеры, при этом часть сопел на диске направлена вниз, другая часть - вверх; причем сопла выступают над поверхностью диска на 4-6 мм; сопла, расположенные в центральной части диска, направлены сужениями вниз, а в периферийной части диска - вверх, а количество сопел, направленных в одну сторону, составляет 40-60% их общего количества на диске. Кроме того, в смесителе патрубок выхода смеси из полости камеры, присоединенный к днишу последней, снабжен разгрузочным устройством, например клапаном, или задвижкой, или шнеком, регулирующим скорость Ч выхода смеси, лимитируемую показанием сигнализатора уровня смешиваемых материалов в полости камеры, что необходимо для обеспечения работы смесителя в непрерывном режиме с заданной производительностью и для обеспечения полноты разгрузки его камеры, например, при прекращении работы аппарата,. Кроме того, решение поставленной задачи достигается также и тем, что шток вибрационной мешалки присоединен к якорной части электромагнитного вибропривода, генерирующего вертикально направленные колебания вибрационной мешалки с амплитудой скорости 0,6-0,8 м/с, а камера вибрационного смесителя с ее разгрузочным устройством прикреплена к корпусной части вибровозбудителя и установлена на виброизоляторах, вследствие чего при работе вибрационного смесителя его камера совершает вертикальные колебания в направлении, противоположном колебаниям вибрационной мешалки. Кроме того, для решения поставленной задачи поверхности вибрационной мешалки и внутренняя стенка камеры покрыты материалом, препятствующим налипанию на них получаемой смеси, например фторопластом, или отполированы. Это дает возможность обеспечить снижение сил вязкого трения перемешиваемых материалов в вибрационном смесителе о поверхности в его камере и тем самым повысить качество перемешивания материалов, а также улучшить разгрузку аппарата. Предлагаемый вибрационный смеситель, реализованный для смешения (в непрерывном режиме) пылевидных и мелкозернистых материалов, в частности вяжущих (например, цемента) с жидкостью, иллюстрируется чертежом, на котором представлен схематический вертикальный разрез аппарата. Вибрационный смеситель имеет камеру 1, установленную на несущей конструкции аппарата посредством виброизолирующих пружин 2, шток 3 вибрационной мешалки, несущий вибродиски 4, и присоединенный верхним концом к активной (якорной) части 5 вибровозбудителя 6, реактивная (корпусная ) часть 7 которого установлена посредством рамы 8 на крышке 9 камеры 1. Камера 1 имеет также патрубки ввода жидкости 10, сыпучего материала Ни выхода их смеси 12, который снабжен разгрузочным устройством 13, и сдувочный патрубок 14. Крышка 9 камеры 1 оснащена узлом 15 герметизации ввода штока вибрационной мешалки 3 в полость камеры 1 посредством диафрагмы 16. Кроме того, шток вибрационной мешалки 3 снабжен амплитудомером 17, а камера 1 оснащена сигнализатором уровня 18. В разгрузочном устройстве 13 использовано шланговое запорное устройство с пневмоприводом, служащее клапаном. Другим вариантом разгрузочного устройства 13 может служить шнековый дозатор или задвижка. Вибрационный смеситель работает следующим образом. Включают вибровозбудитель 6, устанавливают требуемую амплитуду виброскоростиV 2002128301 iiwipprjiipppippp VIBRATION MIXER The utility model relates to devices intended for mixing in a continuous process pulverized, in particular cement, and fine-grained materials with a liquid (water, aqueous solution, water emulsion), and can be used for the manufacture of cement paste and other viscous mixtures fine solid materials with liquids. Known continuous blade mixer III, made in the form of a gutter, in which the input of solid materials with liquid is mixed by means of a blade shaft driven by an electric motor; moreover, the gutter with mixed materials is exposed to vibration from an unbalanced vibration exciter, which contributes to mixing and unloading mixtures. The main disadvantages of the mixer of this design are the incompleteness of its emptying and the need for frequent inspections and repairs. Also known is a continuous multipurpose concrete mixer / 2 /, in the cavity of the mixer having the shape of an inverted truncated cone, the feed stream of the input dry material is impacted with a swirl funnel injected by means of compressed air, and mixed with the latter in a swirl flow. The resulting mixture is unloaded from the apparatus by means of an inclined vibrotransport MKI 7 BOIF 5/04; B28C 5/32; 7/14 v gutter equipped with a vibration exciter. The disadvantage of this mixer is the low quality of mixing the components of cement or concrete. The closest in technical essence to the claimed device of the vibration mixer is the known apparatus for mixing liquids and suspensions selected as a prototype / 3 /. The apparatus has a chamber in the cavity of which a vibration mixer is installed, representing 1; it is a vertical rod with one attached to it, two or more disks (depending on the height of the device). The upper end of the rod of the vibrating mixer is connected to a vibratory drive, for example, an electromagnetic vibration exciter, which communicates vertically directed vibrations with a vibration mixer of 25-100 Hz frequency. The disks of the vibration mixer (usually with a diameter of not more than 0.5 of the diameter of the chamber) are equipped with perforations of a conical or conoid shape. The total cross section of the perforation holes (their smaller size) is 10-15% flat; adi disk. The narrowing of the holes, and therefore the movement of the jets formed by them, can be directed down or up. To prevent the formation (caking) of sediment on the bottom of the chamber, all jets from the lower disk are directed downward. Intensive mixing is achieved with an amplitude of the disk speed of about 0.5 m / s. The disadvantage of this design of the apparatus for mixing suspensions is that the disks of its vibrating mixer are insufficient W h effective in the process of mixing viscous suspensions, for example, manufacturing a cement mortar, or they mix with much worse indicators, since they do not fulfill the OCHOBHJTO role - excitation in the cavity chambers of turbulent flows, mixing the components of the cement mortar entering the apparatus, that is, they do not ensure the quality of mixing. The reason for this: in viscous suspensions during vibration of thick-walled disks equipped with perforations, in particular conical and conoidal shapes, the speed of the jets emerging from the holes is small due to the forces that tend to push the suspension through the perforations in the opposite direction, and viscous friction forces in the holes, which especially significant when mixing viscous suspensions. In addition, in the known apparatus, the movement of viscous suspensions in the chamber cavity and their unloading from the chamber are hindered due to the large friction forces of the mixture on the surface of the mixer and the chamber wall and the sticking of viscous suspensions to these surfaces. The technical problem solved by the claimed vibration mixer is to increase the efficiency and quality of mixing the liquid with solid finely dispersed and bulk materials (in particular cement and other binders) and to ensure reliable operation of the vibration mixer in continuous mode with a given performance and when unloading it. W h The solution to this problem is achieved by the fact that in a vibrating mixer for mixing bulk material with liquid, containing a chamber with a bottom, in the cavity of which is placed a vibrating mixer, consisting of one or more disks with perforations of a conical or conoid shape and a rod to which the disks are attached , and the electromagnetic vibration exciter of vertically directed oscillations with a frequency of 25-100 Hz, to which the upper end of the rod is connected, it is provided that the camera is provided with input pipes of material to be mixed catch and output of their mixture and the level indicator of the mixture in the chamber, the diameter of the disk of the vibration mixer is 0.7-0.75 of the diameter of the chamber, and the perforations are equipped with protruding nozzles of a conical or conoid shape protruding above the discs with narrowed outlets with a diameter of 12-20 mm each, total the cross section of which is 15-20% of the area occupied by the disk in the cross section of the chamber, with some of the nozzles on the disk pointing down, the other part up; moreover, the nozzles protrude 4-6 mm above the surface of the disk; nozzles located in the central part of the disk are directed downwardly narrowing, and upward in the peripheral part of the disk, and the number of nozzles directed in one direction is 40-60% of their total number on the disk. In addition, in the mixer, the outlet pipe of the mixture from the chamber cavity, attached to the bottom of the chamber, is equipped with a discharge device, for example, a valve, or a gate valve, or a screw, which controls the speed выхода of the mixture outlet, limited by the indication of the level indicator of the mixed materials in the chamber cavity, which is necessary to ensure operation of the mixer in continuous mode with a given performance and to ensure the completeness of unloading of its chamber, for example, when the apparatus stops working. In addition, the solution of this problem is also achieved by the fact that the rod of the vibrating mixer is connected to the anchor part of the electromagnetic vibratory drive generating vertically directed vibrations of the vibration mixer with a speed amplitude of 0.6-0.8 m / s, and the chamber of the vibrating mixer with its unloading device attached to the body part of the vibration exciter and mounted on vibration isolators, as a result of which, when the vibration mixer is operating, its chamber performs vertical vibrations in the opposite direction to the vibration pits vibrating mixer. In addition, to solve the problem, the surfaces of the vibration mixer and the inner wall of the chamber are coated with a material that prevents the resulting mixture from sticking to them, for example fluoroplastic, or polished. This makes it possible to reduce the viscous friction forces of the mixed materials in the vibrating mixer on the surface in its chamber and thereby improve the quality of mixing of materials, as well as improve the unloading of the apparatus. The proposed vibration mixer, implemented for mixing (in continuous mode) dusty and fine-grained materials, in particular binders (e.g. cement) with a liquid, is illustrated in the drawing, which shows a schematic vertical section of the apparatus. The vibration mixer has a chamber 1 mounted on the supporting structure of the apparatus by means of vibration-isolating springs 2, a rod 3 of a vibration mixer, bearing vibration disks 4, and attached with its upper end to the active (anchor) part 5 of the vibration exciter 6, the reactive (case) part 7 of which is installed by means of the frame 8 on the lid 9 of the chamber 1. The chamber 1 also has nozzles for introducing liquid 10, bulk material, and no outlet for their mixture 12, which is equipped with a discharge device 13, and a blow-off nozzle 14. The cover 9 of the chamber 1 is equipped with a sealant assembly 15 and an input rod vibratory agitator chamber 3 into the cavity 1 through the aperture 16. Furthermore, the vibratory agitator shaft 3 is provided amplitudomerom 17 and the camera 1 is equipped with a level sensor 18. The discharge device 13 is used with a hose locking device is pneumatically actuated valve serves. Another variant of the unloading device 13 may be a screw dispenser or valve. Vibration mixer works as follows. Turn on vibration exciter 6, set the required amplitude of vibration velocity
) 1) 1
V v штока 3 вибрационной мешалки но ноказаниям амплитудомера 17 и но дают в нолость камеры 1 но натрубкам 10 и 11 нодлежаш;ие смешению жидкость и сынучие материалы. В нроцессе неремешивания нри достижении требуемого уровня занолнения камеры 1 суснензией, отмечаемого ноказаниями сигнализатора уровня 18, включается исполнительный механизм разгрузочного устройства 13, оснащенного регулятором скорости выхода суснензии из камеры, ноддерживаюш;им уровень суснензии в нолости камеры 1. Вибрация дисков 4, имеюш;их перфорации с соплами, направленные частично вниз и частично вверх от плоскости дисков, возбуждает циркуляционное движение образующейся в полости камеры суспензии в виде турбулентных струй, приводящее к интенсивному, без застойных зон, смешению суснензии и, в результате, усреднению ее состава. Камера 1, установленная на виброизоляторах, иод воздействием колебаний корпусной части 7 вибровозбудителя 6, колеблется в противофазе колебаниям штока 3 вибрационной мешалки, что способствует смешению суспензии в камере 1 и ее опорожнению. Проведенные испытания заявляемого вибрационного смесителя показали, что заявляемый смеситель позволяет изготовить качественный цементный раствор с усредненным составом при водо-цементном отношении 0,5-0,6 за 6-8 минут. W v В заявляемой полезной модели размер дисков выбран в диапазоне от 0,7 до 0,75 величины диаметра камеры, что позволяет улучшить перемешивание вязкой суспензии по периферии, у стенок камеры. Кроме того, снабжение перфораций в дисках соплами конической или коноидной формы, выступаюш;ими над дисками, и выбор высоты этих сопел в диапазоне 4-6 мм позволяют увеличить скорость движения суспензии через перфорации с соплами с образованием турбулентных струй и, следовательно, значительно уменьшить движение суспензии в обратном направлении при обратном движении штока, и тем самым улучшить направленную циркуляцию суспензии и качество перемешивания. Разнонаправленность сопел, т.е. 4060% их на диске направлены вниз, а остальные - вверх, дает возможность создать направленные циркуляционные потоки суспензии и тем самым улучшить качество и эффективность перемешивания в объеме камеры, предотвраш;ая образование слеживания осадка на дниш;е камеры. Диаметр выходных суженных отверстий сопел выбран в диапазоне 12-20 мм для компенсации влияния вязкого трения суспензии о стенки отверстий сопел (которое уменьшает долю сечения отверстия через которое движется продавливаемая суспензия). При диаметре отверстий более 20 мм скорость формируемых струй снижается и становится неэффективной. Суммарное сечение суженных отверстий сопел на диске составляет 1520% его плош;ади и обеспечивает достаточно высокую скорость струй, выходящих из отверстий (2-3 м/с). Повышение суммарного сечения суженных отверстий уменьшит скорость струй и, кроме того, приведет к ослаблению жесткости диска, так как входные (широкие) отверстия на противоположной соплам поверхности диска займут более 50% площади диска. Таким образом, получен новый технический результат, выразившийся в эффективном и качественном смешении жидкости с твердыми мелкодисперсными и порошковыми материалами (в частности, при получении вязких суспензий), высокой производительности устройства и надежной его работы в непрерывном режиме и при его разгрузке. Источники информации 1.Авт.свид. СССР № 1564247 ; МКИ 5 В 26 С 5/14, 1989. 2.Патент Великобритании № 2196546 А; МКИ 5 В 01 F 5/00; В 28 С 5/04; 1987. 3.Вибрации в технике. Справочник в 6-ти томах. Том 4 «Вибрационные процессы и машины. -М. : Машиностроение, 1982, с.с. 409-411. V v of the rod 3 of the vibration mixer according to the indications of the amplitude meter 17 but they give the chamber 1 to the noses of the tubes 10 and 11 that the mixture and liquid are mixed. In the non-mixing process, when the required level of filling chamber 1 with suspension is reached, indicated by the indications of the level 18 detector, the actuator of the unloading device 13, equipped with a speed control of the suspension of exit from the camera, is turned on, but it supports the level of suspension in the camera’s nostrils 1. Vibration of disks 4 is available; perforations with nozzles directed partially down and partially up from the plane of the disks, excite the circulation movement of the suspension formed in the cavity of the chamber in the form of turbulent jets, the drive more intense, without stagnant zones, mixing of suspensions and, as a result, averaging of its composition. The camera 1, mounted on vibration isolators, iodine by the influence of vibrations of the body part 7 of the exciter 6, oscillates in antiphase to the vibrations of the rod 3 of the vibration mixer, which contributes to the mixing of the suspension in the chamber 1 and its emptying. Tests of the inventive vibration mixer showed that the inventive mixer allows you to produce high-quality cement mortar with an average composition with a water-cement ratio of 0.5-0.6 in 6-8 minutes. W v In the claimed utility model, the disk size is selected in the range from 0.7 to 0.75 of the diameter of the chamber, which improves mixing of the viscous suspension at the periphery, at the walls of the chamber. In addition, the supply of perforations in the disks with conical or conoid shaped nozzles protruding from them over the disks and the choice of the height of these nozzles in the range of 4-6 mm make it possible to increase the speed of the suspension through the perforations with nozzles with the formation of turbulent jets and, therefore, significantly reduce the movement suspension in the opposite direction during the reverse movement of the rod, and thereby improve the directional circulation of the suspension and the quality of mixing. Multidirectional nozzles, i.e. 4060% of them are directed downward on the disk, and the rest upward, which makes it possible to create directed circulation flows of the suspension and thereby improve the quality and efficiency of mixing in the chamber volume, preventing the formation of sediment caking on the bottom of the chamber. The diameter of the outlet narrowed nozzle openings is selected in the range of 12-20 mm to compensate for the effect of viscous friction of the suspension on the walls of the nozzle holes (which reduces the proportion of the section of the hole through which the forced suspension moves). When the hole diameter is more than 20 mm, the speed of the formed jets decreases and becomes ineffective. The total cross section of the narrowed nozzle openings on the disk is 1520% flat; adi provides a sufficiently high speed of the jets leaving the holes (2-3 m / s). Increasing the total cross section of narrowed holes will reduce the speed of the jets and, in addition, will weaken the stiffness of the disk, since the inlet (wide) holes on the opposite surface of the nozzles of the disk will occupy more than 50% of the disk area. Thus, a new technical result was obtained, which was expressed in effective and high-quality mixing of liquids with solid finely dispersed and powder materials (in particular, when obtaining viscous suspensions), high productivity of the device and its reliable operation in continuous mode and during its unloading. Sources of information 1.Avt.svid. USSR No. 1564247; MKI 5 B 26 C 5/14, 1989. 2. British Patent No. 2196546 A; MKI 5 V 01 F 5/00; B 28 C 5/04; 1987. 3. Vibrations in technology. Handbook in 6 volumes. Volume 4 “Vibration processes and machines. -M. : Engineering, 1982, S.S. 409-411.
