Результат интеллектуальной деятельности: Лопастной смеситель сыпучих материалов

Изобретение относится к оборудованию для смешивания сыпучих материалов и может быть использовано в строительной, химической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности. 

Известен лопастной смеситель сыпучих материалов (Патент РФ на полезную модель № 86890, В01F 7/04, 2009), содержащий корпус, размещенный в корпусе вращающийся вал с перемешивающими лопастями, разгрузочный и загрузочные патрубки компонентов смеси и установленное под одним из загрузочных патрубков распределительное устройство. Распределительное устройство выполнено в виде кожуха с наклонной по ходу движения материала перфорированной распределительной решеткой.

Недостатком смесителя является низкая надежность работы и нестабильное качество смеси вследствие неравномерного распределения в объеме смесителя склонного к сегрегации сыпучего компонента с помощью распределительного устройства, выполненного в виде неподвижной наклонной распределительной решетки. Это обусловлено тем, что в процессе движения сыпучего материала по наклонной решетке некоторая его часть застревает в отверстиях решетки и забивает тем самым ее отверстия. Вследствие этого на решетке имеет место зависание материала и его неравномерная подача в рабочий объем смесителя.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому техническому решению является лопастной смеситель сыпучих материалов (Патент РФ на изобретение №2771774, B01F27/70, 2022), содержащий корпус, размещенный в нем вращающийся вал с перемешивающими лопастями, разгрузочный и загрузочные патрубки компонентов смеси, и установленное в верхней части корпуса под одним из загрузочных патрубков распределительное устройство, выполненное в виде вращающегося шнека, расположенного в неподвижном корпусе, имеющем в верхней части на входном участке отверстие, соединенное с загрузочным патрубком для подачи склонного к сегрегации компонента смеси, и в нижней части на всей его длине разгрузочные продолговатые отверстия.

Недостатком смесителя является низкая надежность работы, обусловленная возможностью измельчения частиц склонного к сегрегации компонента, перемещаемого витками шнека. Наличие вращающегося шнека для подачи склонного к сегрегации компонента вызывает необходимость применения дополнительного привода, что усложняет конструкцию смесителя. Кроме того, при этом существенно повышаются энергозатраты на перемещение сыпучего материала.

Технической задачей изобретения является повышение надежности работы и упрощение конструкции смесителя.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в лопастном смесителе сыпучих материалов, содержащем корпус, размещенный в нем вращающийся вал с перемешивающими лопастями, разгрузочный и загрузочные патрубки компонентов смеси и распределительное устройство, вращающийся вал выполнен полым, имеет на входном участке прямоугольные окна, соединенные с загрузочным патрубком для подачи склонного к сегрегации компонента через отверстие в неподвижной обечайке, охватывающей входной участок вала, а на остальной длине ‒ разгрузочные отверстия, расположенные в шахматном порядке и имеющие диаметр, равный d=(1,15...1,25) d_max (d_max - максимальный диаметр частиц склонного к сегрегации компонента смеси), а распределительное устройство выполнено в виде винтовой спирали, неподвижно закрепленной на внутренней поверхности полого вращающегося вала.

Перечисленные конструктивные признаки направлены на повышение надежности работы смесителя и упрощение его конструкции за счет выполнения распределительного устройства склонного к сегрегации компонента смеси в виде винтовой спирали и размещения его в полом вращающемся валу. За счет этого исключаются дополнительные элементы внутри корпуса смесителя, упрощается его привод, а также исключается возможность истирания и измельчения частиц склонного к сегрегации компонента в процессе его перемещения винтовой спиралью в полости вращающегося вала.

Такая конструкция распределительного устройства позволяет равномерно распределять склонный к сегрегации компонент непосредственно под вращающимся валом в достаточно узкой зоне вдоль корпуса смесителя. Вследствие этого создаются практически одинаковые условия для равномерного распределения частиц этого компонента в объеме сыпучего материала. Это позволяет организовать эффективное протекание процесса смешивания и, как следствие, достижение высокой однородности смеси.

На фиг. 1 изображен лопастной смеситель сыпучих материалов, на фиг. 2 – разрез А – А на фиг. 1, на фиг. 3 – вид Б на фиг. 1.

Лопастной смеситель сыпучих материалов состоит из корпуса 1, размещенного в нем вращающегося вала 2 с перемешивающими лопастями 3, разгрузочного 4 и загрузочных 5 и 6 патрубков и распределительного устройства. Вращающийся вал 2 выполнен полым. На его входном участке имеются окна 7, соединенные с загрузочным патрубком 6 для подачи склонного к сегрегации компонента через отверстие 9 в неподвижной обечайке 8, охватывающей входной участок вала. На остальной длине вала имеются разгрузочные отверстия 10, расположенные в шахматном порядке.

Распределительное устройство состоит из винтовой спирали 11, неподвижно закрепленной на внутренней поверхности полого вращающегося вала.

Лопастной смеситель сыпучих материалов работает следующим образом.

Перемешиваемые сыпучие компоненты загружают в корпус 1 через загрузочные патрубки 5 и 6. При этом склонный к сегрегации компонент загружают через патрубок 6, который соединен с окнами 7 полого вращающегося вала 2 через отверстие 9 в неподвижной обечайке 8, охватывающей входной участок вала. При вращении вала склонный к сегрегации компонент перемещается в полости вала с помощью винтовой спирали 11. При этом его частицы просыпаются сквозь отверстия 10 в стенке полого вала и поступают в корпус 1 смесителя на перемешивание распределенным по длине смесителя потоком. Вследствие этого его частицы имеют разное время для прохождения в нижнюю часть смеси, что приводит к выравниванию его содержания в поперечном сечении смесителя, то есть к повышению однородности смеси.

При вращении вала 2 перемешивающие лопасти 3 воздействуют на компоненты сыпучего материала и обеспечивают их перемешивание в поперечном сечении корпуса 1 смесителя. Под воздействием перемешивающих лопастей материал также перемещается вдоль корпуса смесителя.

Выгрузка готовой смеси производится через разгрузочный патрубок 4.

Для выполнения своего функционального назначения элементы конструкции предлагаемого устройства должны отвечать следующим требованиям.

В связи со своим функциональным назначением – обеспечивать равномерную загрузку склонного к сегрегации компонента по длине корпуса смесителя – винтовая спираль должна иметь геометрические размеры (высоту и шаг спирали), соответствующие заданной подаче склонного к сегрегации компонента.

Для обеспечения высокой эффективности распределения склонного к сегрегации компонента по длине корпуса смесителя и повышения надежности работы устройства разгрузочные отверстия в стенке полого вращающегося вала должны обеспечивать свободный проход частиц компонента и иметь диаметр, равный ( - максимальный диаметр частиц склонного к сегрегации компонента смеси). Диаметр разгрузочных отверстий зависит от формы частиц склонного к сегрегации компонента смеси, влияющей на условия прохождения частиц через отверстия. Вследствие этого для частиц шарообразной формы диаметр отверстия рекомендуется принимать равный , а для частиц неправильной формы, в большей степени склонных к застреванию в разгрузочных отверстиях, – равный . Для обеспечения свободного прохода частиц отверстия в стенке полого вала рекомендуется выполнять в виде усеченного конуса, имеющего меньший диаметр, равный на внутренней стороне стенки вала. Тем самым исключается возможность забивания разгрузочных отверстий частицами.

Количество разгрузочных отверстий в полом вращающемся валу определяется, исходя из условия обеспечения заданной подачи склонного к сегрегации компонента в корпус смесителя на перемешивание.

Разгрузочные отверстия в стенке полого вращающегося вала целесообразно размещать в шахматном порядке. Такое размещение отверстий увеличивает их общую световую площадь, а также в меньшей мере снижает прочностные характеристики полого вала.

Предлагаемая конструкция лопастного смесителя по сравнению с известным наряду с обеспечением заданного качества смешивания склонных к сегрегации сыпучих компонентов позволяет повысить надежность работы за счет исключения измельчения частиц склонного к сегрегации компонента при его транспортировании винтовой спиралью в полости вращающегося вала, а также упростить конструкцию смесителя за счет установки распределительного устройства в полом вращающемся валу перемешивающего устройства.