Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ И СМЕШИВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к конструкции пневмосмесителей и пневмотранспортеров сыпучих материалов и может использоваться в комбикормовой, пищевой, химической, строительной и других отраслях промышленности.

Из существующего уровня техники известен пневмосмеситель сыпучих материалов (А.С. №1172584; B01F 13/2, 1985), включающий вертикальную цилиндрическую смесительную камеру (корпус), секционированную экранами, устройствами для загрузки и выгрузки материала, газоподводящими и газоотводящими патрубками, зону питания в виде псевдосжиженного слоя, подэкранные полости, образованные между экранами и стенками корпуса смесительной камеры, в которые тангенсально введены патрубки газовоздушных потоков, отбойник в зоне осаждения.

Недостатками данного технического решения являются: низкая эффективность процесса перемешивания сыпучего материала при его движении в аппарате сверху вниз сплошным потоком; высокие энергозатраты; высокий пылеунос, особенно при смешении мелкодисперсных и порошкообразных материалов; отсутствие точной регулировки дозирования исходной смеси в циркуляционную трубу.

Известна установка для пневматической транспортировки сыпучих продуктов (А.С. №129493; B65G 53/00, 2013), включающая заборное устройство, трубопровод всасывания, циклон с установленной внутри сеткой для исключения попадания продукта в вентиляторную камеру, центробежный вентилятор, магистраль вентилятора с установленным в ней клапаном, содержащим на входе в вентиляторную камеру поворотную заслонку с осью вращения, перпендикулярной оси потока, с упорами положения «открыто» и «закрыто», шлюзовой затвор; при этом радиальный зазор между лопастями вентилятора и камерой вентилятора увеличивается по эвольвенте по направлению вращения вентилятора, металлические лопасти шлюзового затвора содержат накладки из эластичного полимерного материала с возможностью их регулировки по длине, заборное устройство представляет собой металлический корпус в виде полого цилиндра с ручкой и полой усеченной конусной частью внутри цилиндра, при этом внутри цилиндра расположена труба, установленная соосно цилиндру с возможностью передвигаться по оси для регулировки зазора между усеченной конусной частью и трубой, приводом поворотной заслонки служит подвижное плечо, шарнирно установленное в корпусе магистрали, на конце которого располагается грузик, с возможностью его перемещения вдоль плеча. Накладки на лопастях шлюзового затвора выполнены из полиуретана.

Недостатками данного технического решения являются: расположение вентилятора отдельным от циклона элементом; выполнение только одного технологического процесса (пневмотранспортирования).

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является выбранный в качестве прототипа смеситель сыпучих материалов (А.С. №5116; B01F 13/02, 1997), содержащий вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и коническим днищем, циркуляционную трубу, размещенную по оси корпуса с возможностью вертикального перемещения и снабженную завихрительным устройством, закрепленным на ее верхнем торце, расположенные по высоте смесителя корпусные экраны в виде перевернутых усеченных конусов, прикрепленных к корпусу смесителя расширенной частью и образующих зазор между нижними кромками конусов и циркуляционной трубой, патрубки для загрузки и выгрузки сыпучих материалов, патрубки для ввода и вывода газовой фазы, смеситель снабжен соплом, установленным в нижней части днища соосно циркуляционной трубе, трубными экранами в виде усеченных конусов, прикрепленных к циркуляционной трубе обуженной частью, образующими зазор между нижней кромкой экрана и корпусом смесителя, чередующимися с корпусными экранами, причем под экранами установлен сепарационный колпак конусо-цилиндрической формы, прикрепленный верхней расширенной конической частью к корпусу смесителя, а нижняя цилиндрическая часть выполнена с зазором относительно циркуляционной трубы, под сепарационным колпаком размещен газоотводящий патрубок.

Недостатками данного технического решения являются: сложность конструкции завихрительного устройства; использование дополнительного оборудования (транспортеров) для осуществления загрузки сыпучего материала в смеситель.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является упрощение конструкции смесителя и совмещение двух технологических процессов (смешивания и транспортирования) в одном устройстве.

Данная задача решается за счет того, что заявляемое устройство для смешивания и транспортирования сыпучих материалов, состоящее из вертикального цилиндрического корпуса с коническим днищем, циркуляционной трубы, расположенных по высоте смесителя корпусных экранов в виде перевернутых усеченных конусов, прикрепленных к корпусу смесителя расширенной частью и образующих зазор между нижними кромками конусов и циркуляционной трубой, патрубков для загрузки и выгрузки сыпучих материалов, смеситель снабжен соплом, установленным в нижней части днища соосно циркуляционной трубе, трубных экранов в виде усеченных конусов, прикрепленных к циркуляционной трубе обуженной частью, образующими зазор между нижней кромкой экрана и корпусом смесителя, чередующимися с корпусными экранами, причем под экранами установлен сепарационный колпак конусо-цилиндрической формы, прикрепленный верхней расширенной конической частью к корпусу смесителя, а нижняя цилиндрическая часть выполнена с зазором относительно циркуляционной трубы, под сепарационным колпаком размещен газоотводящий патрубок, в отличие от прототипа, устройство снабжено пневмотранспортером, состоящим из циклона с расположенным внутри фильтром, разделяющим циклон на вентиляторную камеру с расположенным в ней вентилятором и осадную камеру, соединенную соосно с загрузным патрубком корпуса смесителя в нижней части и тангенсально в верхней части с трубопроводом всасывания, в котором установлен переключатель потока, в начале трубопровода всасывания расположено заборное устройство, а вентиляторная камера соединена с трубопроводом газового потока с установленными в ней переключателями потока, при этом трубопровод газового потока соединен с выгрузным патрубком смесителя, на конце выгрузного патрубка расположен шибер; при этом к коническому днищу корпуса смесителя дополнительно прикреплено весовое устройство, а в нижней части циркуляционной трубы, жестко соединенной с коническим днищем корпуса смесителя, выполнены щелевые пазы для ввода сыпучих материалов и аналогичные пазы выполнены на корпусе поворотного патрубка, расположенного соосно с циркуляционной трубой; направляющий экран, расположенный в верхней части корпуса смесителя, имеет гиперболическую форму на выходе из циркуляционной трубы и коническую со стороны загрузного патрубка с шибером, который расположен над верхней частью корпуса смесителя, соединяя смеситель с пневмотранспортером; на конце газоотводящего патрубка расположен запорный клапан.

Фильтр циклона выполнен в виде плоской сетчатой перегородки с цилиндрическим выступом в центральной его части, направленным в сторону осадной камеры, цилиндрическая часть выступа представляет собой тонкостенную трубу без отверстий, а нижняя торцевая часть выступа выполнена сетчатой.

Переключатели потока представляют собой овальной формы пластины, шарнирно закрепленные на стенках трубопроводов в местах их разветвлений.

За счет установки вместо завихрительного устройства направляющего экрана упрощается конструкция смесителя. Упрощена конструкция пневмотранспортера за счет размещения вентилятора с электродвигателем в корпусе циклона. За счет установки на корпусе смесителя пневмотранспортера одним устройством осуществляется выполнение двух технологических процессов: транспортирования и смешивания. Улучшается качество приготавливаемой смеси сыпучих материалов за счет возможности регулировки щелевого зазора при помощи поворотного патрубка и жестко закрепленной циркуляционной трубы. За счет точного дозирования компонентов, которое осуществляется при помощи весового устройства, улучшается качество приготавливаемой смеси сыпучих материалов. Уменьшаются энергозатраты на транспортирование и смешивание за счет осуществления данных технологических процессов одним устройством.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:

на фиг. 1 - схема устройства;

на фиг. 2 - схема загрузки сыпучих материалов;

на фиг. 3 - схема протекания процесса смешивания сыпучих материалов;

на фиг. 4 - схема протекания процесса выгрузки сыпучих материалов.

Устройство для смешивания и транспортирования сыпучих материалов состоит из пневмотранспортера и смесителя сыпучих материалов. Пневмотраспортер включает в себя циклон 5 с расположенным внутри фильтром 6, разделяющим циклон на вентиляторную камеру с расположенным в ней электродвигаелем 1 с вентилятором 2 и осадную камеру, соединенную соосно с загрузным патрубком 8 корпуса смесителя 7 в нижней части и тангенсально в верхней части с трубопроводом всасывания 4, в котором установлен переключатель потока 19, в начале трубопровода всасывания 4 расположено заборное устройство 3, состоящее из заборной части и пульта управления, а вентиляторная камера соединена с трубопроводом газового потока 10 с установленными в нем переключателями потока 11 и 21, при этом трубопровод газового потока соединен с выгрузным патрубком 20 смесителя. Смеситель сыпучих материалов состоит из вертикального цилиндрического корпуса 7 с коническим днищем, циркуляционной трубы 15, расположенных по высоте смесителя корпусных экранов 12 в виде перевернутых усеченных конусов, прикрепленных к корпусу 7 смесителя расширенной частью и образующих зазор между нижними кромками конусов и циркуляционной трубой 15, патрубков 8 и 20 для загрузки и выгрузки сыпучих материалов. Смеситель сыпучих материалов также снабжен направляющим экраном 9, расположенным в верхней части корпуса 7 смесителя, соплом 23, установленным в нижней части днища корпуса 7 смесителя соосно циркуляционной трубе 15, трубных экранов 13 в виде усеченных конусов, прикрепленных к циркуляционной трубе 15 обуженной частью, образующими зазор между нижней кромкой экрана и корпусом 7 смесителя, чередующимися с корпусными экранами 12, причем под экранами установлен сепарационный колпак 14 конусо-цилиндрической формы, прикрепленный верхней расширенной конической частью к корпусу 7 смесителя, а нижняя цилиндрическая часть выполнена с зазором относительно циркуляционной трубы 15, под сепарационным колпаком размещен газоотводящий патрубок 25 с установленным внутри сетчатым фильтром 24 и расположенным на конце запорным клапаном 16. К коническому днищу корпуса 7 смесителя прикреплено весовое устройство 18, а в нижней части циркуляционной трубы 15, жестко соединенной с коническим днищем корпуса 7 смесителя, находится поворотный патрубок 17, расположенный соосно с циркуляционной трубой 15. Загрузной патрубок 8 снабжен шибером 26. На конце выгрузного патрубка 20 расположен шибер 22. Изменение положения переключателей потока 11, 16, 19, 21, шиберов 8, 22 и поворотного патрубка 17 осуществляется при помощи электромеханического привода.

Устройство работает следующим образом.

Электродвигатель 1 вращает вентилятор 2. Под действием создаваемого вентилятором 2 разрежения сыпучий материал всасывается через заборное устройство 3, состоящее из заборной части и пульта управления, далее сыпучий материал по трубопроводу всасывания 4 поступает в циклон 5, где осаждается в осадной камере. Из циклона 5 транспортируемый продукт поступает в смеситель, при этом шибер 26 патрубка 8 находится в открытом положении, а газовая фаза, проходя через фильтр 6, поступает в вентиляторную камеру циклона 5. Переключатель потока 11 открывает выход газовому потоку в атмосферу по трубопроводу газового потока 10. В смесителе продукт попадает на конусную часть направляющего экрана 9, затем на корпусной экран 12, откуда на трубный экран 13. Пересыпаясь с экрана на экран, продукт достигает сепарационного колпака 14, где самотеком проходит зазор между цилиндрической частью сепарационного колпака 14 и циркуляционной трубой 15 и достигает конического днища корпуса 7 смесителя. Клапан 16 находится в закрытом положении, предотвращая забор воздуха из атмосферы. В момент загрузки продукта в смеситель поворотный патрубок 17 находится в закрытом положении, предотвращая попадание продукта в циркуляционную трубу 15. По мере заполнения смесителя сыпучими материалами срабатывает весовое устройство 18, отправляя сигнал на пульт управления заборного устройства 3, сигнализируя оператору о необходимости прекращения загрузки одного сыпучего материала и начала загрузки другого сыпучего материала.

После завершения загрузки запускается процесс смешивания сыпучих материалов. Переключатель потока 19 перекрывает трубопровод всасывания 4, тем самым обеспечивая забор воздуха из атмосферы, в обход заборного устройства 3. Шибер 26 загрузного патрубка 8 переходит в закрытое положение, клапан 16 открывается. Переключатель потока 11 перенаправляет газовый поток в трубопровод газового потока 20, откуда переключателем потока 21 газовый поток перенаправляется в выгрузной патрубок 20. Переключатель потока 21 перекрывает доступ к шиберу 22 выгрузного патрубка 20. Далее за счет поворота поворотного патрубка 17 образуются регулируемые щелевые зазоры, обеспечивающие ввод сыпучих материалов в циркуляционную трубу 15. Сыпучие материалы подхватываются газовым потоком, поступающим из сопла 23, двигаются снизу вверх, попадают на направляющий экран 9, отбрасываются к внутренней поверхности корпуса 7 смесителя и самотеком двигаются вниз по конической поверхности самого верхнего корпусного экрана 12. Затем смесь сыпучих материалов вместе с газовым потоком проходит зазор между кромкой корпусного экрана 12 и циркуляционной трубой 15 и опускается на коническую поверхность трубного экрана 13, после чего самотеком двигается вниз по ее поверхности и проходит зазор между нижней кромкой трубного экрана 13 и корпусом 7 смесителя. Поочередно, пересыпаясь с экрана на экран, смесь сыпучих материалов достигает конической поверхности верхней части сепарационного колпака 14, где самотеком происходит перемещение потока твердых частиц, которые затем вместе с газовым потоком проходят зазор между цилиндрической нижней частью сепарационного колпака 14 и циркуляционной трубой 15 и опускаются на коническое днище корпуса 7 смесителя, после чего цикл циркуляции твердой фазы в смесителе повторяется, а газовый поток поступает в сепарационное пространство, образованное колпаком 14 и корпусом 7 смесителя, где происходит его отделение от твердой фазы за счет резкого снижения скорости газового потока и изменения его направления, и затем, проходя через сетчатый фильтр 24, который препятствует выводу сыпучих материалов наружу, газовый поток удаляется из корпуса 7 смесителя через газоотводящий патрубок 25, в котором установлен сетчатый фильтр 24, препятствующий выбросу твердой фазы наружу.

По окончании заданного времени процесса смешивания электродвигатель 1 отключается, прекращается вращение вентилятора. Переключатель потока 21 перекрывает трубопровод газового потока, шибер 22 переводится в открытое положение. Смесь сыпучих материалов самотеком поступает через образованные регулируемые щелевые зазоры в циркуляционную трубу 15, затем в выгрузной патрубок 20, из которого происходит выгрузка.

После выгрузки смеси сыпучих материалов переключатели потока 11, 16, 19, 21, шиберы 8, 22 и поворотный патрубок 17 переводятся в исходное положение. Устройство готово для новой загрузки сыпучих материалов.

Техническим результатом заявляемого устройства является упрощение конструкции смесителя, уменьшение энергозатрат на транспортирование и смешивание, улучшение качества приготавливаемой смеси сыпучих материалов.