Эжекционная машина для смешения и микрогранулирования техногенных материалов

Эжекционная машина для смешения и микрогранулирования техногенных материалов относится к строительной, химической, энергетической, сельскохозяйственной отраслям промышленности и может быть использована для смешения и микрогранулирования техногенных материалов различных производств (пылеуноса сушильных и обжиговых агрегатов; отходов перлитового, вермикулитового, деревообрабатывающего производств; целлюлозно-бумажных отходов и др.) Данный агрегат включает две торообразные камеры, левую и правую, выполненные из упругого материала, соединенные между собой жестко цилиндрическим корпусом для жидкого или парообразного связующего. Внутри цилиндрического корпуса установлена разгонная трубка, сопряженная по обеим ее сторонам с расположенными большими основаниями наружу, конфузором и диффузором, при этом, конфузор, соединенный с левой тороидальной камерой, имеет на боковой поверхности отверстия для подачи жидкого или парообразного связующего.

Данная конструкция эжекционной машины позволяет использовать техногенные материалы с низкой насыпной массой и различной структурой; повысить эффективность процесса смешения компонентов и их микрогранулирование за счет сложно-пространственного движения частиц в тороидальных камерах, обеспечения возможности варьирования скорости воздушно-материальных потоков и их разделения после микрогранулирования материала; обеспечить регенерацию рабочих поверхностей машины от налипших материалов и, как следствие, позволяет повысить массовую производительность агрегата.

Полезная модель относится к строительной, химической, энергетической, сельскохозяйственной отраслям промышленности и может быть использована для смешения и микрогранулирования техногенных материалов различных производств (пылеуноса сушильных и обжиговых агрегатов; отходов перлитового, вермикулитового, деревообрабатывающего производств; целлюлозно-бумажных отходов и др.) с целью утилизации методом последующей термической обработки, использования в качестве заполнителей, торкрет-нанесения на рабочие поверхности и др.

Известна конструкция вибро-центробежной машины для гранулирования техногенных материалов с малой насыпной массой, включающая формующее устройство - пресс-валки для предподготовки материала, установленные под ним и жестко закрепленные на раме в вертикальной плоскости три сообщенных между собой цилиндрических барабана для гранулирования материалов, причем рама в своей нижней части закреплена на шейках эксцентриковых валов, обеспечивающих каждому из цилиндрических барабанов заданную траекторию движения, а в верхней части соединена с ползунами вертикальных направляющих опорных стоек. (Патент 2412753 РФ. Вибрационно-центробежный гранулятор. Авторы: Ильина Т.Н., Уральский В.И., Севостьянов М.В., Шкарпеткин Е.А. Опубл. Бюл. 6. 2011.)

Недостатком известной конструкции является ее повышенная металлоемкость и низкая производительность.

Известна также конструкция виброэжекционной торкрет-машины, которая совмещает несколько технологических процессов: смешения порошкообразных материалов, их последующего увлажнения и нанесения торкрет-массы на рабочие поверхности. Это достигается за счет установки под вибробункером эжектора в виде втулки, соединенной с соосно расположенной воздушной трубкой с соплом, приемной камерой, переходящей в камеру смешивания, диффузором, соединенным с гибким резиновым шлангом с соплом, имеющим шланг для подачи воды. Втулка эжектора выполнена в виде сопла Лаваля. (Строительные и дорожные машины 5, 1982, с.16-17).

Недостатком данной машины является сложность ее конструкции, нестабильность выходных параметров и низкая производительность.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является эжекционная машина для набрызга бетона, включающая бункер с патрубком внизу, под которым расположен эжектор в виде приемной камеры, содержащий коаксиально расположенную в ней воздушную трубку со спиральным элементом на ее внешней поверхности, жестко соединенную с передвижным основанием, при этом приемная камера герметично и соосно соединена с камерой смешения, часть которой выполнена в виде диффузора, переходящего в разгонную трубку, эжектор разгонной трубкой соосно связан со шлангом, содержащим сопло и шланг для подачи воды. На первом конце воздушной трубки, со стороны подачи сжатого воздуха, установлен вентилятор, на втором конце - камера смешения, переходящая в разгонную трубку. (Патент на полезную модель 45000 Р.Ф. Эжекционная машина для набрызга бетона. Авторы: Катаев Е.Ф., Катаев Ф.Е., Шадров А.А. Опубл. Бюл. 10. 2005.)

Недостатками данной машины являются: отсутствие возможности использования техногенных материалов (отходов целлюлозно-бумажного, деревообрабатывающего, перлитового, вермикулитового, сельскохозяйственного и других производств), характеризующихся низкой исходной насыпной массой (₀150 кг/м³) и, как следствие, малой сыпучестью; ограниченные возможности реализации различных технологических процессов и их сочетаний (смешивания многокомпонентных смесей: порошкообразных, волокнистых, жидких или газо-парообразных, например, поверхностно-активных веществ - ПАВ); получения микрогранулята из смешиваемых компонентов; регенерации рабочих поверхностей машины от налипшей массы.

Создание полезной модели направлено на повышение технологических возможностей машины (использования техногенных материалов с низкой насыпной массой и различной структурой, совмещения процессов смешивания компонентов, микрогранулирования композиционной смеси и регенерации рабочих поверхностей от налипших материалов) и увеличение ее массовой производительности.

Предлагаемая машина содержит две горообразные камеры, выполненные из упругого материала, соединенные между собой жестко цилиндрическим корпусом для жидкого или парообразного связующего. Внутри цилиндрического корпуса коаксиально установлена разгонная трубка, сопряженная по обеим ее сторонам с расположенными большими основаниями наружу, соответственно, конфузором и диффузором.

Причем конфузор, соединенный с левой тороидальной камерой, имеет на боковой поверхности отверстия для подачи жидкого или парообразного связующего. Внутри тороидальных камер в их выгрузочных частях закреплены с зазором подпружиненные конические вставки с сопряженными цилиндрическими патрубками, расположенные расширяющимися частями в противоположные стороны, а вдоль центральной оси крайней слева торообразной камеры установлен закрепленный жестко на штоке, с возможностью его перемещения в опорах, усеченный пустотелый корпус, переходящий в сторону выгрузки в цилиндрический патрубок. При этом шток, со штурвалом на конце, проходит внутри трубки, закрепленной по краям в подшипниках, наружную поверхность которой коаксиально по всей длине ее рабочей части охватывает спиральный элемент, установленный с зазором внутри цилиндрического корпуса питающего устройства с бункером и шибером, а на конечной части трубки слева закреплен жестко шкив клиноременной передачи привода.

Кроме того, выгрузочная часть питающего устройства внутри торообразной камеры закрыта коническим фланцем с отверстием выгрузки в нижней части, а подводящие патрубки энергоносителя с измельченным техногенным материалом подсоединены к торообразным камерам тангенциально и соединены между собой в единый подводящий трубопровод с установленным в месте разветвления поворотным шибером.

Во второй, по ходу движения смеси, торообразной камере помещаются упругие шарообразные тела с коническими прорезиненными выступами на внешней поверхности, а коническая вставка с цилиндрическим выступом со стороны выгрузочного патрубка содержит в нижней полуплоскости лоток выгрузки микрогранулята.

Заявляемое устройство поясняется графическими материалами, где на фиг.1 - общий вид эжекционной машины, фиг.2 - разрез А-А (левая тороидальная камера), фиг.3 - вид А (правая тороидальная камера). На фигурах приняты следующие обозначения: 1 - левая тороидальная камера; 2 - правая тороидальная камера; 3 - цилиндрический корпус; 4 - разгонная трубка; 5 - конфузор; 6 - диффузор; 7, 8 - подпружиненные конические вставки; 9 - штоки; 10 - пружины; 11 - подвижный шток левой тороидальной камеры; 12 - усеченный пустотелый конус; 13 - штурвал; 14 - трубка; 15 - спиральный элемент; 16 - цилиндрический корпус питающего устройства; 17 - бункер; 18 - шибер; 19 - шкив клиноременной передачи; 20 - конический фланец; 21, 22 - подводящие патрубки; 23 - трубопровод; 24 - поворотный шибер; 25 - врезной патрубок; 26 - вентиль; 27 - пустотелые упругие шарообразные тела; 28 - выгрузочный патрубок; 29 - лоток выгрузки микрогранулята; 30 - входной патрубок.

Эжекционная машина для смешения и микрогранулирования техногенных материалов содержит две торообразные камеры, левую 1 и правую 2, выполненные из упругого материала, соединенные между собой жестко цилиндрическим корпусом 3 для жидкого или парообразного связующего (фиг.1, 2, 3). Внутри цилиндрического корпуса установлена разгонная трубка 4, сопряженная по обеим ее сторонам с расположенными большими основаниями наружу, соответственно, конфузором 5 и диффузором 6.

При этом, конфузор, соединенный с левой тороидальной камерой, имеет на боковой поверхности отверстия для подачи жидкого или парообразного связующего. Внутри тороидальных камер в их выгрузочных частях закреплены с зазором подпружиненные конические вставки 7 и 8 с сопряженными цилиндрическими патрубками, расположенные расширяющимися частями в противоположные стороны. Конические вставки с помощью жестко соединенных с ними штоков 9, расположенных по окружности торцевых стенок тороидальных камер, сопряжены с амортизаторами - пружинами 10. Вдоль центральной оси крайней слева тороидальной камеры установлен закрепленный жестко на штоке 11, с возможностью его перемещения в опорах, усеченный пустотелый конус 12, переходящий в сторону выгрузки в цилиндрический патрубок. При этом шток, со штурвалом 13 на конце слева, проходит внутри трубки 14, закрепленной по краям в подшипниках, наружную поверхность которой коаксиальную по всей длине ее рабочей части охватывает спиральный элемент 15, установленный с зазором внутри цилиндрического корпуса 16 питающего устройства с бункером 17 и шибером 18. На конечной части трубки слева закреплен жестко шкив 19 клиноременной передачи привода. Выгрузочная часть питающего устройства внутри торообразной камеры закрыта коническим фланцем 20 с отверстием выгрузки в нижней части, а подводящие патрубки 21 и 22 энергоносителя с измельченным техногенным материалом подсоединены к торообразным камерам тангенциально (фиг.2, 3) и соединены между собой в единый подводящий трубопровод 23 с установленным в месте разветвления поворотным шибером 24.

Подводящий патрубок левой горообразной камеры содержит врезной патрубок 25 с вентилем 26, а во второй, по ходу движения смеси, торообразной камере помещены пустотелые упругие шарообразные тела 27 с коническими прорезиненными выступами на внешней поверхности. При этом коническая вставка с цилиндрическим выступом второй торообразной камеры со стороны выгрузочного патрубка 28 содержит в нижней полуплоскости лоток 29 выгрузки микрогранулята.

Эжекционная машина для смешения и микрогранулирования техногенных материалов работает следующим образом. Измельченные техногенные материалы (например, целлюлозно-бумажные отходы, отходы деревообрабатывающего, сельскохозяйственного, вермикулитового производства и др.), имеющие низкую насыпную массу (₀150 кг/м³) и сыпучесть, в воздушном потоке транспортируются к эжекционной машине по трубопроводу 23 (фиг.1). В месте разветвления материально-воздушная смесь с помощью поворотного шибера 24 может транспортироваться в левую 1 и правую 2 тороидальные камеры, изменяя при этом нагнетание воздушного потока со стороны левой тороидальной камеры (при движении потока по левой ветви трубопровода 21) или дополнительное сопротивление во второй тороидальной камере (при движении потока по правой ветви трубопровода 22). Для усиления процесса пароувлажнения в левой тороидальной камере левая ветвь трубопровода содержит специальный входной патрубок 25 с вентилем 26.

Воздушно-материальная смесь подается в тороидальные камеры 1 и 2 тангенциально (фиг.2, 3), что обеспечивает закручивание потоков с большей степенью свободы движения частиц материала, а при соответствующем увлажнении измельченного материала - соответствующее микрогранулирование частиц.

В случае использования связующего в порошкообразном состоянии с последующим его растворением или использования в смеси дополнительного порошкообразного компонента имеется возможность их введения через приемный бункер 17 с шибером 18 шнекового устройства (фиг.1).

Шнековое устройство содержит цилиндрический корпус 16 с трубкой 14, закрепленной по краям в подшипниковых опорах, на поверхности которой навит спиралевидный элемент 15. Внутри трубки закреплен жестко с возможностью перемещения шток 11 вдоль горизонтальной оси. В левой части трубки жестко закреплен шкив 19 клиноременной передачи привода.

Порошкообразный материал перемещается спиралевидным элементом 15 вдоль корпуса 16 шнека и выгружается в тороидальную камеру через отверстие конического фланца 20 в его нижней части. В правой части штока 11 закреплен жестко пустотелый корпус 12, имеющий возможность при перемещении штока вправо обеспечивать различные каналы движения воздушно-материальных потоков: через конусообразный канал, образованный конической поверхностью конфузора 5 и подпружиненной конической вставкой 7, между последней и наружной поверхностью конуса 12, через сам пустотелый корпус - при условии, что конус не поджимает подпружиненную коническую вставку 7.

При соприкосновении пустотелого конуса 12 с подпружиненной конической вставкой 7 или поджатии последней изменяются «живые» сечения подводящих каналов, а, следовательно, значения скоростей воздушно-материальных потоков.

На рабочей поверхности конфузора 5 имеются отверстия для подачи связующего в жидком или парообразном состоянии (возможно с растворенным поверхностно - активным веществом - ПАВ) из камеры, ограниченной цилиндрическим корпусом 3 и разгонной трубкой 4. Подача жидкости (пара) в камеру осуществляется через входной патрубок 30.

Увлажненная (или обработанная паром) воздушно-материальная смесь с отдельными частицами микрогранулята подается в разгонную трубку 4 в виде кольцевых закрученных потоков, образованных при помощи цилиндрических вставок, примыкающих к коническим поверхностям конфузора 5, подпружиненной конической вставки 7 и конуса 12. В последнем для усиления вращения потока установлен спиральный элемент.

При выходе из разгонной трубки воздушно-материальная смесь поступает в расширяющуюся наружу коническую часть 6 - диффузор.

Установка в торообразной камере 2 подпружиненной конической вставки 8 с кольцевым зазором у ее боковой стенки обеспечивает подачу воздушно-материальной смеси и микрогранулята по касательной в торообразную камеру, что способствует закручиванию потока в поперечном сечении торообразной камеры и дополнительному микрогранулированию материала. Подача дополнительного воздушного потока в торообразную камеру 2 через правую ветвь трубопровода 22 способствует усилению процесса микрогранулирования.

Для исключения налипания гранулируемой массы материала на поверхность подпружиненной конической вставки 8 и внутреннюю поверхность торообразной камеры 2 внутри последней помещены пустотелые упругие шарообразные тела 27 с коническими прорезиненными выступами на внешней поверхности.

При вращательном движении воздушно-материального потока в торообразной камере 2 вокруг ее центральной оси шарообразные тела увлекаются им и за счет упругих свойств тел осуществляют вибрационное воздействие на подпружиненную коническую вставку 8 и торообразную камеру 2. При этом происходит отслоение налипшей массы материала от рабочих поверхностей торообразной камеры 2 и конической вставки 8. Конические прорезиненные выступы шарообразных тел исключают пластическое деформирование материала и его уплотнение, способствуют отслоению налипшего материала от рабочих поверхностей.

Уплотненный и сгранулированный в торообразной камере 2 материал воздушным потоком увлекается в кольцевой зазор, ограниченный подпружиненной конической вставкой 8 и торцевой стенкой тороидальной камеры 2, и далее по лотку 29, расположенному в нижней полуплоскости подпружиненной конической вставки 8 поступает в выгрузочный патрубок 28. Микрогранулят направляется к месту последующей переработки, а воздух с пылевидными частицами - в систему пылеочистки.

Таким образом, предлагаемая конструкция эжекционной машины расширяет технологические возможности агрегата: позволяет использовать техногенные материалы с низкой насыпной массой и различной структурой; повысить эффективность процесса смешения компонентов и их микрогранулирование за счет сложно-пространственного движения частиц в тороидальных камерах, обеспечения возможности варьирования скорости воздушно-материальных потоков и их разделения после микрогранулирования материала; обеспечить регенерацию рабочих поверхностей машины от налипших материалов и, как следствие, позволяет повысить массовую производительность агрегата.

Эжекционная машина, содержащая приемный бункер, переходящий внизу в патрубок, эжектор, состоящий из приемной камеры, герметично и соосно соединенной с ней камеры смешивания, часть которой выполнена в виде конфузора, переходящего в разгонную трубку, отличающаяся тем, что машина содержит две торообразные камеры, выполненные из упругого материала, соединенные между собой жестко цилиндрическим корпусом для жидкого или парообразного связующего, внутри которого установлена разгонная трубка, сопряженная по обеим ее сторонам с расположенными большими основаниями наружу, соответственно, конфузором и диффузором, причем конфузор, соединенный с левой тороидальной камерой, имеет на боковой поверхности отверстия для подачи жидкого или парообразного связующего, внутри тороидальных камер в их выгрузочных частях закреплены с зазором подпружиненные конические вставки с сопряженными цилиндрическими патрубками, расположенные расширяющимися частями в противоположные стороны, а вдоль центральной оси крайней слева торообразной камеры установлен закрепленный жестко на штоке с возможностью его перемещения в опорах усеченный пустотелый конус, переходящий в сторону выгрузки в цилиндрический патрубок, при этом шток со штурвалом на конце слева проходит внутри трубки, закрепленной по краям в подшипниках, наружную поверхность которой коаксиально по всей длине ее рабочей части охватывает спиральный элемент, установленный с зазором внутри цилиндрического корпуса питающего устройства с бункером и шибером, а на конечной части трубки слева закреплен жестко шкив клиноременной передачи привода, выгрузочная часть питающего устройства внутри торообразной камеры закрыта коническим фланцем с отверстием выгрузки в нижней части, а подводящие патрубки энергоносителя с измельченным техногенным материалом подсоединены к торообразным камерам тангенциально и соединены между собой в единый подводящий трубопровод с установленным в месте разветвления поворотным шибером, кроме того, подводящий патрубок левой торообразной камеры содержит врезной патрубок с вентилем, а во второй по ходу движения смеси торообразной камере помещаются пустотелые упругие шарообразные тела с коническими прорезиненными выступами на внешней поверхности, а коническая вставка с цилиндрическим выступом второй торообразной камеры со стороны выгрузочного патрубка содержит в нижней полуплоскости лоток выгрузки микрогранулята.