Результат интеллектуальной деятельности: Смеситель

Изобретение относится к смесителям сыпучих материалов. Предлагаемый смеситель предназначен для приготовления сыпучих смесей, в том числе с малыми добавками компонентов, а также смесей, склонных к сегрегации по физико-механическим свойствам смешиваемых частиц (плотности и крупности). Смеситель предназначен для использования в химической промышленности, строительном производстве, производстве технического углерода, порошковых красок.

Известен смеситель для сухих и жестких смесей, содержащий горизонтальный эластичный корпус, установленный внутри трубы, разделенный на участки эксцентрическими кольцами, установленными в трубе посредством подшипников, связанных с приводом вращательного движения, патрубки загрузки смешиваемых компонентов и выгрузки смеси (патент РФ №2082489, бюл. №32 от 27.06.1997).

Через патрубок загрузки дозированные ингредиенты поступают в эластичный корпус. При включении привода эксцентриковые кольца подшипников совершают колебательно-круговые движения. При колебаниях эластичного корпуса частицы ингредиентов приобретают хаотическое движение, в результате чего происходит активное диспергирование частиц, и интенсивное их смешивание. Неподвижное закрепление эластичного корпуса на подшипниках позволяет получить при его вращении внутри эластичного корпуса эффект бегущей волны, что обеспечивает перемещение смеси к патрубку выгрузки.

Эффективность данного смесителя при смешивании, компонентов, отличающихся по физико-механическим свойствам (крупности, плотностям и форме), а также компонентов с малой концентрацией невысока, поскольку в нем не обеспечивается перетасовка смеси в осевом направлении, отсутствует ее рециркуляция. Для обеспечения хаотичного движения частиц компонентов необходимо задание высоких скоростей привода, поэтому смеситель отличается высокой энергоемкостью. Кроме того, эластичный корпус имеет низкую долговечность в силу знакопеременных нагрузок, которым он подвергается при работе смесителя.

Наиболее близким по конструктивным признакам к предлагаемому является устройство для нанесения оболочек на лекарственные формы, содержащее горизонтальный эластичный корпус, выполненный в виде сообщающихся торообразных эластичных камер, установленный внутри трубы, связанной с приводом вращательного движения, патрубки загрузки смешиваемых компонентов и выгрузки смеси (патент РФ №979223, бюл. №24 от 27.08.2002).

Данное устройство может быть использовано для смешивания сыпучих материалов. Сыпучие материалы через патрубок загрузки подаются в эластичный корпус и транспортируются к патрубкам разгрузки. При движении компоненты смеси пересыпаются, происходит их циркуляция и активное перемешивание в режиме переката.

Смешивание компонентов, близких по своим физико-механическим свойствам (крупности частиц, их плотностям и т.д.), может быть реализовано в данном устройстве эффективно. Однако, при получении смесей, существенно отличающихся по упомянутым свойствам, происходит сегрегация ее компонентов. Кроме того, отсутствует сглаживание концентрации компонентов в смеси в осевом направлении. Это связано с отсутствием перетасовки компонентов (конвективного смешивания), а также рециркуляции смеси.

Задачей, решаемой изобретением, является повышение эффективности смесителя при приготовлении составов, склонных к сегрегации по физико-механическим свойствам смешиваемых частиц (плотности и крупности) и с малыми добавками компонентов, а также расширение его технологических возможностей.

Предлагается смеситель, содержащий горизонтальный корпус, выполненный в виде сообщающихся торообразных эластичных камер, установленных внутри цилиндрической трубы, связанной с приводом вращательного движения, патрубки загрузки смешиваемых компонентов и выгрузки смеси, причем в бортах камер, с постоянным шагом выполнены надрезы, и элементы бортов отогнуты поочередно в противоположных направлениях, с образованием лопастей, которые связаны с механизмом регулировки углов их наклона к оси корпуса. На фиг. 1 показан общий вид смесителя.

На фиг. 2 показаны схемы движения сыпучего материала между камерами смесителя в двух положениях, соответствующих повороту камер на угловой шаг установки лопастей (а - при прохождении лопасти через материал внутри камеры 1; б - при прохождении лопасти через материал внутри камеры 2).

На фиг. 3 показан разрез А-А.

Смеситель содержит горизонтальный эластичный корпус, выполненный в виде сообщающихся торообразных эластичных камер 1 и 2, установленных внутри цилиндрической трубы 3 с крышками 4 и 5. В бортах камер 1 и 2 с постоянным угловым шагом выполнены надрезы, а элементы бортов отогнуты поочередно в противоположных направлениях и образуют лопасти 6, которые связаны с механизмом регулировки углов их наклона к оси корпуса. Механизм регулировки углов наклона лопастей 6 включает вал 7, установленный посредством шлицевого соединения во втулках 8, которые жестко связаны с крышками 4 и 5. На резьбовом конце вала 7 размещен маховик 9. На валу 7 под прямым углом жестко укреплены стержни 10, установленные в направляющих прорезях уголков 11, которые, в свою очередь, укреплены на лопастях 6. Эластичная камера 1 сообщается с патрубком 12 загрузки смешиваемых компонентов, посредством конуса 13, а камера 2 с патрубком 14 выгрузки смеси. Под патрубком 14 расположен приемный бункер 15. Цилиндрическая труба 3 установлена на роликах 16, связанных с приводом вращательного движения (привод не показан).

Смешиваемые компоненты из патрубка загрузки 12 через конус 13 и отверстие в крышке 4 поступают в камеру 1. После включения привода труба 3 вместе с горообразными эластичными камерами 1 и 2 начинает вращаться. При этом компоненты, находящиеся внутри камеры, начинают пересыпаться (движутся в режиме переката). При этом происходит их подъем и последующее обрушение. Перемешивание компонентов происходит в потоке обрушения материала, а также при перетасовке смеси лопастями 6. Лопасти, отогнутые внутрь камеры 1 и направленные навстречу потоку сыпучего материала, захватывают и перемещают его часть в камеру 2 через отверстия в бортах камер (фиг. 2, а), а лопасти, отогнутые внутрь камеры 2, аналогичным образом, возвращают часть смеси в камеру 1 через соответствующие отверстия в бортах (фиг. 2, б). Таким образом, обеспечивается циркуляция сыпучего материала не только в поперечном сечении смесителя, но и в его продольном сечении. Движение потоков между камерами показано стрелками на фиг. 2 и 3. Отношение объема компонентов, поступающих в камеру 2, к объему компонентов, возвращаемых в камеру 1, определяет время пребывания материала в смесителе, а также его производительность и задается величинами углов наклона лопастей к оси эластичного корпуса α₁ и α₂. Регулировка углов α₁ и α₂ осуществляется вращением маховика 9. При этом вал 7 перемещается по шлицам вдоль своей оси вместе со стержнями 10, которые, двигаясь в направляющих уголков 11, поворачивают лопасти 6 на нужные углы (фиг. 1, фиг. 3). Для того чтобы смеситель работал в непрерывном режиме необходимо, чтобы α₁>α₂. При увеличении угла α₂ растет время пребывания частиц в рабочей камере, а при равенстве углов (α₁=α₂) смеситель может работать в периодическом режиме.

Готовая смесь выгружается из камеры 2 через отверстия в крышке 5 и патрубок 14 в бункер 15.

Применение в смесителе нового сочетания конструктивных элементов обеспечивает повышение его эффективности при приготовлении составов, склонных к сегрегации по физико-механическим свойствам смешиваемых частиц, составов с малыми добавками компонентов, а также расширение его технологических возможностей.

Использование в смесителе дополнительных элементов, отогнутых из бортов эластичных камер в противоположных направлениях, позволяет повысить эффективность смешивания компонентов за счет организации их дополнительной циркуляции в осевом направлении (в продольном сечении смесителя), снизить колебания концентрации смеси на выходе из смесителя. Применение механизма регулировки углов наклона лопастей к оси корпуса позволяет подобрать необходимый режим для переработки сыпучих материалов в широком диапазоне изменения их физико-механических свойств, концентраций, требований по качеству продукта, производительности и, таким образом, расширить технологические возможности смесителя.