SU1105220A1

SU1105220A1 - Vibration mixer

Info

Publication number: SU1105220A1
Application number: SU823451639A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Сергеевич Сулеин
Original assignee: Sulein Gennadij S
Priority date: 1982-06-11
Filing date: 1982-06-11
Publication date: 1984-07-30

Abstract

ВИБРАЦИОННЫЙ СМЕСИТЕЛЬ, содержащий привод, вертикальный корпус с установленными на его крьшке и коническом днище компенсирующими элементами , внутри которого установлен соединенный с вибратором шток с перемешивающим органом, патрубки ввода и вывода компонентов, отличающийс тем, что, с целью интенсификации процесса и снижени энергозатрат , он снабжен стойкой, выполП г 5й1ьЛИ01БКА ненной в виде соединенных штангами верхней и нижней крестовин с центральными подшипниками, кинематической опорой, включающей соединенные с коническим днищем посредством штырей ползуны, установленные с возможностью вращени относительно своей оси в направл ющих, которые закреплены на штангах под одинаковым углом к вертикали. При этом патрубок вывода компонентов пропущен через центральный подшипник нижней крестовины , шток пропущен через центральный подшипник верхней крестовины и жестко соединен с крьшкой, перемепшвающий орган выполнен в виде винтовой V спирали, наружна кромка которой прикреплена к внутренней поверхности корпуса, а привод соединен с вибратором гибкой св зью.VIBRATION MIXER, containing a drive, vertical body with compensating elements installed on its cap and conical bottom, inside of which is mounted a rod with a mixing organ connected to the vibrator, input and output nozzles of components, characterized in that, in order to intensify the process and reduce energy consumption, it it is equipped with a stand, made of 5y1LI01BKA unwelded in the form of upper and lower crosses connected with rods with central bearings, a kinematic support including connected with a conical shaft looking through pin slides mounted rotatably about its axis in guides which are fixed to rods at the same angle to the vertical. In this case, the component outlet pipe is passed through the central bearing of the lower cross, the rod is passed through the central bearing of the upper cross and rigidly connected to the head, the intermixing body is made in the form of a spiral V helix, the outer edge of which is attached to the inner surface of the housing, and the drive is connected to the vibrator zyu.

Description

сл : ksl: k

tXiT Изобретение относитс к устройст вам дл смешени сыпучих материапой и может быть использовано в пищевой химической и других отрасл х промышленности . . Известно устройство, содержащее корпус и укрепленный на вибрирующем штоке набор обратных перфорированных тарелок t 1Недостатком данного устройства вл етс то, что в нем необходимо опытным путем подбирать площадь отверстий перфорации дл каждого расхода сыпучего материала, что тре бует больших трудозатрат. Кроме того, при изменении фи зико-механических свойств сыпучего материала измен етс и его сыпучесть, что требует нового подбора площади перфорации . Это обусловлено тем, что при превышении расхода сыпучих материалов , подаваемых дозаторами над пропускной способностью тарелок, материал просыпаетс через кра тарелок на дно смесител без перемешивани ,- что снижает качество получаемой смеси. При суммарной величине расхода дозаторов, меньшей оптимальн дл данной площади перфорации, тарелки огол тс , что также снижает качество смеси. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс устройство, содержащее вертикальный цилиндрический корпус с крьшкой и конич.еским днищем, упругие компен-. сирующие элементы, установленные меж ду торцами корпуса и опорами, перемешивающий орган, размещенный в кор пусе и прикрепленный к.штоку, соединенному верхним торцем с вибратором , установленным на крьш1ке корпуta , и патрубки вводами вывода компо нентов С2 1. К недостаткам известного устройства относ тс его сложность, трудо емкость изготовлени , поскольку уст ройство содержит большое количество разнотипных деталей, и значительна энергоемкость, обусловленна наличи как привода вибратора, так и привод транспортирующего шнека. Дель изобретени - повышение качества смеси, упрощение конструкции и снижение удельных энергозатрат. Поставленна цель достигаетс те что вибрационный смеситель, содержащий привод, вертикальный корпус с установленными на его крьш1ке и кони ческом днище компенсирующими элементами , внутри которого установ.; ;. с. вибратором шток с перемешивающим органом, патрубки ввода и вывода компонентов, снабжен стойкой, выполненной в виде соединенных штангами верхней и нижней крестовин- с центральными подшипниками, кинематической опорой, включающей соединенные с коническим днищем посредством штырей ползуны, установленные с возможностью вращени относительно своей оси в направл ющих, которые закреплены на штангах под одинаковым углом к вертикали. При этом патрубок вывода компонентов пропущен через центральный подшипник нижней крестовины, шток пропущен через центральный подшипник верхней крестовины и жестко соединен с , перемешивающий орган выполнен в виде винтовой спирали, наружна кромка которой прикреплена к внутренней поверхности корпуса,. а привод соединен с вибратором гибкой св зью. На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1. В корпусе 1 расположено перемешивающее устройство 2. К корпусу 1 крепитс крьш1ка 3 с закрепленным на ней штоком 4. К нижней части корпуса 1 крепитс коническое днище 5 с выводным патрубком 6. Шток 4 расположен в опоре 7, сооснон опоре 8, в которой расположен выводной патрубок 6. Ha штоке 4 установлен упругий компенсирующий элемент 9, расположенный между крышкой 3 и опорой 7. На выводном патрубке 6 также установлен упругий элемент 10, расположенный между коническим днищем 5 и опорой 8. Соосные опоры 7 и 8 жестко соединены между собой четырьм штангами 11. На двух диаметрально расположенных штангах 11 установле-ны направл ющие пластины 12 с планками 13. На штоке 4 жестко укреплен двухбалансный вибратор 14 с разнесеннь1ми массами 15. Электродвигатель посто нного тока 16 соединен гибкой св зью 17 с вибратором 14. Крепление вибрационного смесител к опорной раме (не показана) осуществл етс с помощью опорного фланца 18, соединенного с соосной опорой 8. К коническому 5 приварены штыри 19,на свободных концах которых закреплены с возомжностью вращени ползуны 20 Устройство работает следующим образом. От вибратора 14- знакопеременна нагрузка через шток 4 и крышку 3 пе редаетс корпусу 1, в котором закреплено перемешивающее устройство 2 в виде винтового перфорированного желоба. Соосные направл ющие представл ют собой подшипники скольже .ни . Кажда направл юща 12 представл ет собой две жестко закреплен ные одна относительно другой параллельные планки, между которыми помещаетс с возможностью относительного перемещени ползун 20. ПоследНИИ выполнен в виде пр моугольной бронзовой пластинки, укрепленной с возможностью вращени на свободных концах штырей 19, приваренных к коническому днищу 5. Угловые опоры расположены одна относительно другой таким образом, что в пространст представл ют собой участки двухзаходной внутренней пр моугольной резьбы. Установка в вибрационном смесителе двух пар направл ющих при водит к тому, что при приложении вертикальной нагрузки к штоку 4 все элементы корпуса 1 с перемешивающим устройством 2 двигаютс в пространстве по винтовой линии с углом подъ ма, на которьй настроены угловые н.а правл ющие 12. Последние изготовлены таким образом, что позвол ют пла но измен ть УГОЛ их установки относительно горизонта в пределах 0-90 Направление (правое или левое) винтовых линий перемешивающего устройства 2 и угловых направл ющих 12 должно совпадать. При малых углах установки направ л ющих 12 относительно горизонта силы трени ползунов 20 о направл ющие пластины при приложении вертикальной нагрузки превьщтают сдвиговое усилие, возникающее при разложении этой вертикальной нагрузки на нормальную и касательную составл к цие. т.е. при малых углах установки угловых направ л ющих 12 одна только вертикальна нагрузка не сможет обеспечить колебани корпуса 1 по винтовой линии (фиг. 2)i Дл обеспечени колебаний корпуса по винтовой линии на шток 4 должна действовать не только верти кальна знакопеременна нагрузка, но и знакопеременный крут щий момент Поэтому вибратор 14 выполнен со смещенными дебалансами. Гибка св зь 17 двигател 16 с вибратором 14 необходима, поскольку корпус вибратора участвует в сложном пространственном движении, а другим путем под вести крут щий момент к вибратору трудно. Электродвигатель посто нного тока 16 позвол ет плавно измен ть частоту колебаний вибратора в пределах 10-30 Гц, что дает возможность быстро подобрать оптимальную частоту колебаний смесител дл различных материалов, обеспечивающих их кипение Элементы 9 и 10 служат дл ограничени амплитуды колебаний корпусй 1 и дл взаимного ориентировани кони- : ческого днища 5 относительно направл ющих 12. Физическа сущность процесса смещени сыпучих материалов в вибрационном смесителе заключаетс в следующем . Экспериментальные исследовани показали, что качество смешени сьщу чих материалов значительно повышаетс при условии,если часть смешанной композиции транспортируют в зону подачи исходных компонентов (прототип). В предлагаемом устройстве просеивание компонентов и одновременно частична его рециркул ци осуществл ютс на винтовом перфорированном желобе, совмещающем колебани по винтовой линии , шаг которой больше шага самого винтового перфорированного желоба. Принцип движени частиц материала вверх по винтовому желобу заключаетс в том, что кажда частица материала, получив толчок под определенным углом от вибрирующего желоба, некоторое врем находитс в полете по направлению вверх по винтовому желобу. За врем желоб возвращаетс в исход-гное положение, а частица получает следующий толчок и т.д. Дп выполнени этого услови необходимо, чтобы угол ускорени вибрации, который равен углу установки направл ющих 1.2, был больше угла подъема винтовой линии перфорированного желоба 2. За счет таких направленных колебаний поток части сыпучего материала непрерывно движетс вверх по винтовому перфорированному желобу. Так как винтовой желоб выполнен с перфорацией, то чactицы смешиваемых компонентов участвуют в сложном движении: поток материала на перфорированном желобе кипит, движетс вверх по винтовому желобу и одновременно просыпаетс через перфорацию на нижележащий желоба. Скорость движени частиц вверх по желобу определ етс углом установки направл ющих 12 и частотой колебаний корпуса 1. В установившемс режиме работы смесител в зависимости от его производительности толщина кип щего сло материала на желобе стабилизируетс . Опыты подтверждают , что без ухудшени качества смешени производительность смесител с диаметром корпуса 250 мм можно измен ть в пределах 90-130 кг/ Толщина сло кип щего материала на желобе соответственно составл ет 10-15 MW. Кроме того при виброкипении сыпучих материалов в них неизбежно начинаетс процесс сегрегации (расслоени частиц под действием инерционных сил и сил т жестиtXiT The invention relates to devices for mixing bulk materials and can be used in the food chemical and other industries. . A device is known that includes a housing and a set of inverse perforated plates mounted on a vibrating rod. T 1 The disadvantage of this device is that it needs to empirically select the area of perforation holes for each flow of bulk material, which requires great effort. In addition, when the physicomechanical properties of the bulk material change, its flowability also changes, which requires a new selection of the perforation area. This is due to the fact that when the flow of bulk materials supplied by the dispensers above the throughput capacity of the plates is exceeded, the material spills through the edges of the plates to the bottom of the mixer without mixing, which reduces the quality of the mixture. When the total flow rate of the dispensers is less optimal for a given perforation area, the tray is exposed to light, which also reduces the quality of the mixture. Closest to the proposed technical entity is a device containing a vertical cylindrical body with a cap and a tapered bottom, elastic compens. elements mounted between the ends of the case and the supports, the mixing body placed in the case and attached to the rod connected to the upper end of the vibrator mounted on the housing body and the connections of the output devices of the C2 components 1. The disadvantages of the known device include its complexity, difficulty of manufacturing, because the device contains a large number of different types of parts, and significant energy consumption, due to the presence of both the drive of the vibrator and the drive of the transporting screw. The purpose of the invention is to improve the quality of the mixture, simplify the design and reduce the energy consumption. This goal is achieved by the fact that the vibrating mixer, which contains the drive, the vertical body with the compensating elements installed on its base and the conical bottom, inside which is installed; ;. with. vibrator rod with a mixing body, nozzles of input and output of components, is equipped with a stand made in the form of upper and lower crosses connected with rods with central bearings, a kinematic support including sliders connected to a conical bottom by means of pins mounted for rotation about its axis who are fixed on the rods at the same angle to the vertical. At the same time, the outlet pipe of the components is passed through the central bearing of the lower cross, the rod is passed through the central bearing of the upper cross and rigidly connected to the mixing body in the form of a helical spiral, the outer edge of which is attached to the inner surface of the housing. and the drive is connected to a flexible coupling vibrator. FIG. 1 shows the proposed device, the cut; in fig. 2, section A-A in FIG. 1. In the housing 1 there is a mixing device 2. To the housing 1 there is fastened a bolt 3 with a stem attached to it 4. To the lower part of the housing 1 there is attached a conical bottom 5 with a discharge nozzle 6. The stem 4 is located in the support 7, coaxially with the support 8, in which The outlet nozzle 6 is located. Ha of the stem 4 is installed an elastic compensating element 9 located between the cover 3 and the support 7. On the output nozzle 6 there is also installed an elastic element 10 located between the conical bottom 5 and the support 8. The coaxial supports 7 and 8 are rigidly interconnected four rods 11. On two diametrically located rods 11 there are mounted guide plates 12 with strips 13. On the rod 4, a two-balance vibrator 14 with separated masses is rigidly fixed 15. The DC electric motor 16 is connected by a flexible link 17 with a vibrator 14. The attachment of the vibrating mixer to a support frame (not shown) is carried out with the help of a support flange 18 connected to the coaxial support 8. The conical 5 are welded with the pins 19, on the free ends of which the sliders 20 are fixed with the possibility of rotation. The device operates as follows. From the vibrator 14, the alternating load through the rod 4 and the lid 3 is transferred to the housing 1, in which the mixing device 2 is fixed in the form of a screw perforated chute. Coaxial guides are plain bearings. Each guide 12 consists of two rigidly fixed one relative to the other parallel strips between which a slider 20 is placed with the possibility of relative movement. The latter is made in the form of a rectangular bronze plate strengthened with the possibility of rotation at the free ends of the pins 19 welded to the conical bottom. 5. The corner supports are located relative to each other in such a way that the spaces are two-way internal rectangular threads. The installation of two pairs of guides in the vibrating mixer leads to the fact that when a vertical load is applied to the rod 4, all the elements of the housing 1 with the mixing device 2 move in space along a helical line with a lifting angle, on which the angular guides are adjusted. The latter are made in such a way that they allow to change the angle of their installation relative to the horizon within the limits of 0-90. The direction (right or left) of the screw lines of the mixing device 2 and the angular guides 12 must coincide. At small installation angles of the guides 12 relative to the horizon, the friction force of the sliders 20 o the guide plates, when a vertical load is applied, exceed the shear force arising from the decomposition of this vertical load into a normal and tangential composition. those. at small angles of installation of the angular guides 12, the vertical load alone will not be able to oscillate the housing 1 along a helical line (Fig. 2). i In order to ensure the oscillations of the housing along a helical line, not only the vertical alternating sign but also the alternating load must act on the rod 4. torque Therefore, the vibrator 14 is made with offset unbalances. A flexible connection 17 of the engine 16 to the vibrator 14 is necessary, since the body of the vibrator participates in complex spatial movement, and it is difficult to drive a torque to the vibrator by other means. The DC motor 16 allows you to smoothly vary the vibrational frequency of the vibrator within 10-30 Hz, which makes it possible to quickly select the optimum frequency of the mixer for different materials that boil them Elements 9 and 10 serve to limit the amplitude of oscillations of the housing 1 and for mutual orientation of the conical: bottom 5 relative to the guides 12. The physical essence of the process of displacing bulk materials in a vibrating mixer is as follows. Experimental studies have shown that the quality of mixing of sensitive materials is significantly improved, provided that part of the mixed composition is transported to the feed area of the starting components (prototype). In the proposed device, the components are sieved and at the same time partially recirculated on a perforated screw chute, combining oscillations along a helical line, the pitch of which is greater than the pitch of the screw perforated chute itself. The principle of movement of particles of material up the screw chute is that each particle of material, having received a push at a certain angle from the vibrating chute, is in flight upward along the screw chute for some time. In time, the trough returns to its original position, and the particle receives the next push, and so on. The fulfillment of this condition requires that the acceleration angle of vibration, which is equal to the angle of installation of the guide rails 1.2, be greater than the elevation angle of the helix of the perforated trough 2. Due to such directional oscillations, the flow of a part of the bulk material continuously moves upward through the perforated screw trough. Since the screw chute is made with perforations, the particles of the components to be mixed participate in complex movement: the flow of material on the perforated chute boils, moves up the screw chute and simultaneously spills through the perforation on the underlying chute. The speed of movement of the particles up the chute is determined by the angle of installation of the guides 12 and the oscillation frequency of the housing 1. In the steady state operation of the mixer, depending on its performance, the thickness of the fluidized bed of material on the chute is stabilized. Experiments confirm that, without deterioration in the quality of mixing, the capacity of the mixer with a case diameter of 250 mm can be varied within 90-130 kg / The thickness of the fluidized bed on the trough, respectively, is 10-15 MW. In addition, when vibro-boiling bulk materials in them, the segregation process inevitably begins (separation of particles under the action of inertial forces and gravity

которьй оказывает вредное вли ние на качество смешени сьтучих материалов . В предлагаемом устройстве это вление самоустран етс тем, что нижний слой материала в Кип щем слое просыпаетс через перфорацию в первую очередь, попада при этом в верхний более легкий слой кип щего материала на нижележащем витке винтового перфорированного желоба , что и приводит к автоматическому усреднению материала на всех витках желоба, не счита первого .which has a detrimental effect on the quality of the mix of loose materials. In the proposed device, this phenomenon is eliminated by the fact that the lower layer of material in the Fluid Bed spills through the perforation first, thereby falling into the upper lighter layer of boiling material on the underlying turn of the screw perforated chute, which leads to automatic averaging of the material all turns of the gutter, not counting the first.

Дл исследовани сглаживающей способности смесител снимали его динамическую характеристику.В качестве фонового материала использоваЛи нигрозин, а в качестве ключевого компонента - металлический порошок. Содержание которого в вьгхоние нигрозина. Полученна динамическа характеристика показала, что предлагаемый смеситель относитс к классу инерционных смесителей, т.е. к смесител м, обладающим хорошей сглаживающей способностью флуктуации расхода компонентов, поступающих в смеситель.To study the smoothing ability of the mixer, its dynamic characteristic was removed. Ligrosine was used as the background material, and metal powder was used as the key component. The content of which is in the field of nigrosine. The obtained dynamic characteristic showed that the proposed mixer belongs to the class of inertial mixers, i.e. to mixers that have a good smoothing ability to fluctuate the consumption of components entering the mixer.

Испытани предлагаемого смесител показали, что при снижени потреблени энергии на 30% по сравнению с прототипом производительность его возросла при получении однотипных смесей на 15-17% при равном качестве смеси. По предварительным данным годовой экономический эффект составит 5300 р на один смеситель. При годовой потребности в смесител х 30-40 шт в год годовой экономический эффект составит при максимальном объеме использовани 5300x40 212000 р. д щей см€си непрерывно фиксировалось магнитным анализатором. Внутри смесител было установлено перемешивающее устройство 2, представл ющее собой винтовой перфорированный желоб,, состо щий из дес ти витков с углом подъема винтовой линии 8. Перфорацию выполн ли с диаметром отверстий 4 мм и с шагом 10 мм. По наружному диаметру винтового перфорированного желоба на ширине 10 мм от наружного кра перфорацию не выполн ли ,чтобы часть смешиваемого материала могла непрерывно подниматьс вверх по желобу без просыпани . Угол установки, угловых направл ющих 30-32. Частота колебаний корпуса была в пределах 23-27 Гц. В таком режиме на винтовом перфорированном желобе наблюдалось устойчивое кипе/7Tests of the proposed mixer showed that while reducing energy consumption by 30% compared with the prototype, its productivity increased when producing similar mixtures by 15-17% with equal quality of the mixture. According to preliminary data, the annual economic effect will be 5300 r per mixer. With an annual demand for mixers of 30–40 pcs per year, the annual economic effect with a maximum amount of use of 5300x40 is 212,000 r. This monitor was continuously recorded with a magnetic analyzer. A mixing device 2 was installed inside the mixer, consisting of a screw perforated chute, consisting of ten turns with a helix angle 8. The perforations were made with a hole diameter of 4 mm and in 10 mm increments. Through the outer diameter of the screw perforated trough, 10 mm wide from the outer edge, no perforation was performed, so that a portion of the material to be mixed could be lifted continuously up the trough without spilling. Angle of installation, angular guides 30-32. The oscillation frequency of the body was in the range of 23-27 Hz. In this mode, a stable bale was observed on the perforated screw trough / 7

фиг.1figure 1

А-АAa

IBIB

Claims

A VIBRATION MIXER containing a drive, a vertical housing with compensating elements installed on its cover and conical bottom, inside which a rod with a mixing body connected to a vibrator is installed, input and output pipes of components, characterized in that, in order to intensify the process and reduce energy consumption, it equipped with a stand made in the form of upper and lower cross pieces connected by rods with central bearings, a kinematic support, including connected to the conical bottom by means of yrey sliders mounted rotatably about its axis in guides which are fixed to rods at the same angle to the vertical. In this case, the component outlet pipe 'is passed through the central bearing of the lower crosspiece, the rod is passed through the central bearing of the upper crosspiece and is rigidly connected to the cover, the mixing body is made in the form of a helical spiral, the outer edge of which is attached to the inner surface of the housing, and the drive is connected to the vibrator by a flexible connection .

SU .1105220 ί