Результат интеллектуальной деятельности: РОТОРНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ-ДИСПЕРГАТОР

Изобретение относится к устройствам для приготовления продукции во встряхивающих, качающихся и вибрирующих устройствах, и может быть применено в лакокрасочной промышленности.

Известна установка для диспергирования пигментов в связующих (а.с. СССР №1011219, кл. В01А 7/00, 1983), содержащая неподвижный статор и концентрично размещенный в нем ротор с закрепленными на нем лопастями по винтовой линии.

Однако известное устройство имеет недостаточную производительность.

Наиболее близким к предлагаемому является роторный смеситель-диспергатор (а.с. СССР №1673184, кл. В01А 9/02, 1989), содержащий наружный барабан, размещенный в нем ротор, загрузочное и разгрузочное приспособления с патрубками загрузки и выгрузки.

Недостатком известного устройства является низкие технологические возможности из-за недостаточной интенсивности процесса диспергирования и слабой энергоемкости, мощности и частоты взаимодействия потоков перерабатываемого сырья.

Техническим решением является расширение технологических возможностей.

Техническое решение достигается тем, что в роторном смесителе-диспергаторе, содержащем наружный барабан, размещенный в нем ротор, загрузочное и разгрузочное приспособления с патрубками загрузки и выгрузки, в наружном барабане смонтированы подвижно один и более роторы в виде стержней-катков с возможностью вращения внутри наружного барабана, выполненные в виде монолитных винтовых прутков, изготовленные из полос прямоугольной формы, свернутые в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутые по винтовым линиям в поперечном направлении на цилиндрической оправке с образованием по периметру снаружи винтовых прутков винтовых линий и винтовых криволинейных поверхностей в виде винтовых канавок вогнутой формы относительно оси симметрии винтовых прутков с центрами кривизны снаружи винтовой поверхности винтовых прутков и заполненные внутри металлом или бетоном.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции роторного смесителя-диспергатора.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что за счет выполнения роторов - рабочих органов в виде не связанных между собой стержней-катков, по периметру которых установлены направляющие элементы в виде многозаходных винтовых поверхностей, увеличивается общая площадь контакта рабочих органов с перемешивающимися частицами перерабатываемого сырья. Поэтому повышается интенсивность и активность смешивания процесса диспергирования, энергоемкость, мощность и частота взаимодействия потоков перерабатываемого сырья, расширяются технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что изготовление роторов в виде стержней-катков с направляющими элементами, расположенными по периметру стержней-катков по винтовым линиям, позволяет не только значительно увеличить длину контакта рабочих органов с внутренней цилиндрической поверхностью барабана в зависимости от величины шага винтовых линий и количества заходов, но и сообщить частицам перерабатываемого сырья дополнительные перемещения вдоль винтовых линий, т.е. продольное перемещение вдоль оси барабана, и обеспечить движение частицам перерабатываемого сырья к патрубкам выгрузки без дополнительных устройств - типа шнека.

Новизна обусловлена тем, что в виду отказа от принудительного привода рабочих органов стержней-катков увеличиваются технологические возможности роторного смесителя-диспергатора.

Новизна обусловлена также тем, что за счет выполнения рабочих органов в виде не связанных между собой стержней-катков и увеличения мощности и частоты контактов многогранных винтовых поверхностей друг с другом и с частицами перерабатываемого сырья, обеспечивается их не только измельчение, но и интенсивность перемешивания, повышается интенсивность и активность процесса диспергирования, энергоемкость, мощность и частота взаимодействия потоков перерабатываемого сырья, расширяются технологические возможности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг.1 изображен общий вид роторного смесителя-диспергатора; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - стержень-каток с направляющими элементами в виде треугольников, общий вид, вид спереди; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3; фиг.5 - стержень-каток с направляющими элементами в виде квадрата, общий вид, вид спереди; на фиг.6 - разрез В-В на фиг.5; фиг.7 - стержень-каток с направляющими элементами в виде многранника общий вид, вид спереди; на фиг.8 - разрез Г-Г на фиг.3; фиг.9 - вид прямоугольной полосы после скручивания ее концов относительно горизонтальной оси O₁-O₁; на фиг.10 - вид полосы после скручивания ее на цилиндрической оправке; на фиг 11 - разрез Д-Д на фиг 10; на фиг.12 - разрез Д-Д с совмещением кромок двух полос.

Роторный смеситель-диспергатор (фиг.1, 2) состоит из станины 1, выполненной в виде сварной рамы. На станине закреплен привод вращения барабана 2, состоящий из электродвигателя 3, редуктора 4 и четырех роликовых опор 5. Барабан 2 снабжен двумя ободами 6, которые опираются на роликовые с ребордами опоры 5. На станине 1 смонтированы средство для загрузки 7 сухих сыпучих компонентов сырья и средство для разгрузки 8 готовой продукции. Роторный смеситель-диспергатор снабжен трубопроводом 9 для подачи внутрь барабана 2 жидких компонентов сырья. Внутри барабана 2 свободно уложены на всю его длину рабочие органы в виде стержней-катков 10 с направляющими элементами в виде многозаходных винтовых поверхностей. Количество стержней-катков 10 устанавливается в зависимости от скорости вращения барабана 2, его диаметра, диаметра стержней-катков 10 и степени загрузки стержнями-катками 10. Стержни-катки 10 не связаны друг с другом и свободно перекатываются внутри барабана 2. Выполнение рабочего органа в виде не связанных между собой стержней-катков позволяет увеличить длину контакта, где происходит смешивание материалов, повысить интенсивность процесса диспергирования и упростить конструкцию в виду отказа от принудительного привода рабочих органов - стержней-катков. Для предотвращения продольного перемещения стержней-катков 10 внутри барабана 2 смонтированы известные приспособления (не показаны).

Изготовление стержней-катков 10 с направляющими элементами, расположенными по периметру стержней-катков по винтовым линиям, позволяет не только значительно увеличить длину контакта рабочих органов с цилиндрической поверхностью барабана 2 в зависимости от величины шага винтовых линий и количества заходов, но и сообщить компонентам сырья дополнительного перемещения вдоль винтовых линий, т.е. продольное перемещение вдоль оси барабана 2, и обеспечить движение к выгрузному устройству без дополнительного устройства типа шнека, т.е. упростить конструкцию.

Стержни-катки 10 изготовлены в виде монолитных винтовых прутков, смонтированы из полос прямоугольной формы 12, 13, 14 (фиг.3, 4), из полос прямоугольной формы 15, 16, 17, 18 (фиг.5, 6), из полос прямоугольной формы 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 (фиг.7, 8), свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении (фиг.9) и изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении на цилиндрической оправке 27 с образованием по периметру снаружи винтовых прутков винтовых линий и винтовых криволинейных поверхностей в виде винтовых канавок вогнутой формы относительно оси симметрии винтовых прутков с центрами кривизны снаружи винтовой поверхности винтовых прутков и заполненных внутри металлом или бетоном.

Каждая из полос скручена в продольном направлении относительно собственной оси симметрии O₁-O₁, например полоса 23 стержня катка-ротора (фиг.7 и 8), представленная на фиг.9 с продольными боковыми кромками 28 и 29, у которой зафиксирован в горячем или холодном состоянии один из концов и повернут другой конец полосы в заданном направлении. Скрученную таким образом полосу размещают на цилиндрическую оправку 27, как, например, на фиг.10 полосу 23, и изгибают так, чтобы кромки 28 и 29 полосы 23 разместились бы в поперечном направлении по винтовым линиям. При этом полоса 23 деформируется, и ее либо снимают с оправки, либо фиксируют на ней в деформированном положении. Аналогичным образом обрабатывают остальные полосы 19, 20, 21, 22, 24, 25, 26. Далее деформированные таким образом полосы размещают на оправке 27, например, как на фиг.12 полосы 23 и 22, совмещают продольные кромки, например кромку 28 полосы 22 с продольной кромкой 29 полосы 23, и соединяют известными способами, например сваркой.

Роторный смеситель-диспергатор работает следующим образом. В барабан 2 через загрузочное приспособление 7 беспрерывно загружаются сухие сыпучие компоненты сырья и через трубу 9 - жидкие компоненты сырья. При вращении барабана 2 частицы сухих и жидких компонентов сырья захватываются внутренней поверхностью барабана 2 и в направлении вращения поднимаются вверх. При достижении определенной высоты под действием гравитационных сил и образовавшегося угла естественного откоса частицы компонентов сырья движутся вниз. Одновременно с компонентами сырья за счет центробежной силы и сил трения стержни-катки 10 смещаются на некоторый угол в направлении вращения и тоже поднимаются вверх. При достижении определенной высоты под действием сил тяжести они скатываются вниз по стенкам барабана 2. Скорость вращения барабана 2 рассчитывается такой, чтобы обеспечить только скатывание стержней-катков, и не должна превышать значения, когда может произойти отрыв стержней-катков 10 от стенок барабана 2. При скатывании каждый стержень получает вращение вокруг своей оси. При вращении стержней 10 частицы компонентов сырья осуществляют движение по их винтовым линиям, перемещаются вдоль горизонтальной оси и выгружаются из барабана 2 в разгрузочное приспособление 8. При этом производится не только смешивание компонентов сырья друг с другом, но и измельчение, перетирание компонентов сырья, повышается интенсивность и активность процесса диспергирования, энергоемкость, мощность и частота взаимодействия потоков перерабатываемого сырья, расширяются технологические возможности.

Технико-экономические преимущества возникают за счет увеличения смешиваемости компонентов сырья (пигментов и пленкообразующих) из-за нарушения стационарности движения потоков перерабатываемого сырья, повышения интенсивности диспергирования и приготовления лакокрасочной продукции в предлагаемом роторном смесителе-диспергаторе и расширения технологических возможностей.