Результат интеллектуальной деятельности: Центробежный смеситель для сыпучих материалов

Изобретение относиться к устройствам для перемешивания сыпучих материалов и может быть использовано в химической, пищевой и промышленности строительных материалов.

Известен центробежный смеситель [патент РФ на изобретение RU №2216394, МПК BO1F 7/26, опубл. 20.11.2003, бюл. №32], содержащий вертикальный цилиндрический корпус с питателем и разгрузочными патрубками, приводной вал с закрепленными на нем разгрузочными лопастями и ротором, выполненным в виде основания с прикрепленными к нему концентрично расположенными полыми усеченными конусами, у которых высота и угол наклона образующей к основанию увеличиваются от центральной части к периферии, а на среднем конусе установлены четыре лопатки рабочего колеса осевого вентилятора.

Недостатком известного технического решения является низкая эффективность процесса перемешивания многокомпонентных смесей.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением, принятым за прототип, является центробежный смеситель [заявка на изобретение №97110628/25, МПК B01F 7/26 опубл. 27.05.1999 г], содержащий вертикальный цилиндрический корпус с загрузочными и выгрузочным патрубками, приемную воронку, приводной вал с закрепленными на нем разгрузочными лопастями и ротором, выполненным в виде основания с прикрепленными к нему концентрично расположенными полыми усеченными конусами, у которых высота и угол наклона образующей к основанию увеличиваются от центральной части к периферии.

С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: вертикальный цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, приводной вал с установленным на нем, ротором (горизонтальный диск) с жестко прикрепленными к нему концентрично расположенными полыми усеченными конусами, у которых высота и угол наклона образующих к плоскости горизонтального диска увеличивается от центральной части к периферии.

Однако данное устройство характеризуется низкой эффективностью процесса перемешивания сыпучих материалов, обладающих существенно отличной объемной массой, т.е. многокомпонентных смесей.

Изобретение направленно на повышение качества многокомпонентных смесей за счет интенсификации процесса перемешивания на всех стадиях перемешивания.

Центробежный смеситель для сыпучих материалов, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, установленный на вертикальном приводном валу, горизонтальный диск с жестко прикрепленными к нему концентрично расположенными полыми усеченными конусами. У усеченных конусов высота образующих увеличивается от центральной части к периферии. Центробежный смеситель, отличающийся тем, что над каждым из подвижных полых усеченных конусов установлены верхние неподвижные полые усеченные конуса, которые жестко прикреплены к полой трубе, расположенной соосно с корпусом и направлены большими основаниями навстречу концентрично расположенным подвижным полым усеченным конусам. К большим основаниям верхних полых усеченных конусов прикреплены цилиндрические обечайки, а на внутренней поверхности каждого из верхних полых усеченных конусов жестко закреплены, например, сваркой ребра. При этом высота ребер должна быть больше размера частиц смешиваемого материала, а верхние полые усеченные конуса жестко сваркой соединены между собой посредством полой трубы с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль вертикальной оси корпуса.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 - изображен поперечный разрез центробежного смесителя; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 (поперечное сечение нижнего полого усеченного конуса с ребрами); на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1 (то же среднего полого усеченного конуса с ребрами); на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1 (то же верхнего полого усеченного конуса с ребрами); на фиг. 5 - схема движения перемешиваемых компонентов в центробежном смесителе.

Центробежный смеситель состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1 с коническим днищем. В верхней части корпуса расположен загрузочный патрубок 2, а в нижней части - разгрузочный патрубок 3. Вертикальный приводной вал 4 расположен внутри корпуса 1, причем его ось совпадает с вертикальной осью корпуса 1. На вертикальном приводном валу 4 жестко закреплен, например сваркой, горизонтальный диск 5. К горизонтальному диску 5 жестко прикреплены, например сваркой, нижними малыми основаниями концентрично расположенные полые усеченные конуса разного диаметра: внутренний 6, средний 7, внешний 8 у которых высота образующих увеличивается от центральной части к периферии.

К полой трубе 9, прикреплены, например сваркой неподвижные верхние полые усеченные конуса разного диаметра 10, 11, 12, которые имеют возможность возвратно поступательного движения вдоль вертикальной оси корпуса и расположены с ней соосно. К большим основаниям верхних полых усеченных конусов 10, 11, 12 прикреплены жестко, например, сваркой, цилиндрические обечайки 13, 14, 15, соответственно. На внутренней поверхности каждого из верхних полых усеченных конусов 10, 11, 12 жестко прикреплены, например сваркой, ребра 16, 17, 18 соответственно. При этом высота ребер должна быть больше размера частиц смешиваемого материала.

Верхняя часть полой трубы 9 прикреплена к площадке 19, соединенной с винтовым устройством 20, прикрепленным к верхней крышке 21 корпуса 1.

В исходном положении, между большими основаниями подвижных усеченных конусов 6, 7, 8 и большими основаниями соответствующих верхних полых усеченных конусов 10, 11, 12, за счет возвратно поступательного движения, выполнены зазоры равные, соответственно, величинам а, в, с. Величины зазоров а, в, с устанавливается с учетом крупности частиц каждого из компонентов перемешиваемой смеси, причем, а>в>с.

Центробежный смеситель работает следующим образом: включается электропривод (на фиг. 1 не показан), вертикальный приводной вал 4 начинает вращаться, при этом во вращение приходит горизонтальный диск 5, с концентрично расположенными на нем полыми усеченными конусами 6, 7, 8. Затем через загрузочный патрубок 2 в корпус 1 подается исходный сыпучий материал, включающий различные компоненты, например, песок, цемент, мрамор, пигмент и т.д. Диаметр частиц исходного материала может колебаться от нескольких микрон (5 мк) до нескольких миллиметров (3-5 мм).

Под собственным весом частицы исходного материала поступают на нижнее основание внутреннего полого усеченного конуса 6. Под действием центробежной силы смешиваемый материал попадает на внутреннюю поверхность конуса 6, т.к. радиус его вращения к верху полого усеченного конуса 6 возрастает, возрастает и центробежная сила, действующая на частицы материала, вследствие этого смешиваемый материал перемещается вдоль образующей полого усеченного конуса 6 к его верхнему большему основанию. Затем частицы материала выбрасываются непрерывным закрученным потоком на внутреннюю поверхность верхнего неподвижного полого усеченного конуса 10 и ударяются о ребра 16. Скорость частиц смешиваемого материала снижается, приближаясь к нулю, при этом происходит турбулентное смешивания материала между собой. Далее частицы материала перемещаются вдоль ребер 16 к цилиндрической обечайке 13 и под собственным весом выпадают на нижнее основание полого усеченного конуса 7, где так же, как и в предыдущем случае, смешиваемый материал перемещается вверх, ударяясь о ребра 17 полого верхнего усеченного конуса 11. Скорость частиц материала уменьшается. Далее цилиндрической обечайкой 14 частицы направляются на нижнее основание полого усеченного конуса 8.

При соударении смешиваемого материала о ребра 17, так же, как и в предыдущем случае происходит их турбулентное перемешивание. При выпадении на нижнее основание полого усеченного конуса 8 смесь так же перемешивается. Далее смесь под действием центробежной силы перемещается вдоль образующей полого усеченного конуса 8 вверх, выходя из него, частицы ударяются о ребра 18 полого усеченного конуса 12. Их скорость уменьшается, здесь так же происходит турбулентное перемешивание материала. Далее готовая перемешенная смесь цилиндрической обечайкой 15 направляется в коническое днище корпуса, скапливается в его нижней части и через разгрузочный патрубок 3 выходит наружу.

В зависимости от крупности частиц компонентов исходного продукта устанавливается зазор а, в, с (фиг. 5) между верхними неподвижными 10, 11, 12 и нижними подвижными 6, 7, 8 полыми усеченными конусами. Чем крупнее смешиваемый материал, тем больше зазоры а, в, с. Если частицы смеси имеют большой размер (более 5 мм), а зазор а, в, с имеет минимальный размер равный 5 мм и меньше, то произойдет скопление материала в рабочей камере, что приведет не только к снижению качества перемешивания, но и снижению производительности, и, в конечном счете, к прекращению процесса перемешивания. В случае если размер частиц исходных компонентов маленький, например, менее 1 мм, а зазоры более 1 мм, частицы компонентов смеси не будут попадать на ребра 15, 16, 17, эффективность процесса смешивания существенно снизится, потому что смесь будет выходить из смесителя не перемешиваясь.

Регулирование величины зазоров а, в, с осуществляется путем вертикального перемещения полой трубы 9 жестко соединенной, например, сваркой к площадке 19, которая в свою очередь перемещается вверх, вниз посредством винтового устройства 20, прикрепленной к верхней крышке 21.

Ребра 16, 17, 18, повышают эффективность смешивания на внутренней поверхности внешних полых неподвижных усеченных конусов 10, 11, 12 не позволяя выходящему из нижних подвижных полых усеченных конусов 6, 7, 8 потоку частиц компонентов смеси перемещаться по спирали вниз ламинарным потоком по внутренней поверхности верхних неподвижных полых усеченных конусов 10, 11, 12, так как при ламинарном движении материал не перемешивается.

Для повышения эффективности смешивания за счет уменьшения пути движения частиц через рабочую камеру центробежного смесителя к большим основаниям верхних неподвижных полых усеченных конусов 10, 11, 12 прикреплены цилиндрические обечайки, 13, 14, 15, направляющие поток компонентов смеси с верхних неподвижных полых усеченных конусов 10, 11, 12 не на образующие подвижных полых усеченных конусов 6, 7, 8, а на их нижние основания.

Таким образом, предложенное изобретение обеспечивает повышение эффективность смешивания многокомпонентной смеси на каждой стадии, что в целом повышает качество смеси, состоящей из нескольких компонентов.