Смеситель суспензии
Полезная модель относится к технологии подготовки суспензий или растворов и может быть использована при изготовлении технологического оборудования для химической, фармацевтической, электротехнической и иных отраслей промышленности. Сущность полезной модели заключается в том, что известный смеситель суспензии (содержащий бункер для суспензии, блоки загрузки и выгрузки, блок смешивания с электромотором, на валу которого закреплены лопастные мешалка и выводной компрессор, причем выводной компрессор размещен в нижней части бункера, а его выход соединен с верхней частью бункера) снабжен блоком контроля степени смешивания суспензии в виде измерителя тока электромотора. При этом блок контроля степени смешивания может быть снабжен синхронным детектором тока электромотора, опорный вход которого связан с источником питающего электромотор переменного напряжения. Кроме того, блок смешивания может быть снабжен связанным с блоком выгрузки разветвителем потока суспензии, выходы которого распределены по периметру бункера. Выводной же компрессор может быть выполнен в виде последовательно соединенных секций. Применение полезной модели обеспечивает существенное повышение производительности технологического процесса приготовления суспензий или растворов при одновременной функциональной диагностике степени их смешивания на всех его стадиях, что позволяет реализовать автоматический режим адаптивного управления.
Предлагаемая полезная модель относится к технологии подготовки суспензий или растворов и может быть использована при изготовлении технологического оборудования для химической, фармацевтической, электротехнической и иных отраслей промышленности.
Известны устройства подготовки суспензий на основе шаровых мельниц, содержащие рабочий орган в виде барабана-контейнера с шарами [Шаровые мельницы. Каталог. - Компания. «Промышленное оборудование, измерительные приборы», М., 2003 ]. Такие устройства имеют ограниченную производительность, срок службы и вносят в суспензию продукты износа шаров.
Известны также смесители трехнаправленного действия, содержащие контейнер для смешивания, приводимый в движение двумя валами при помощи креплений V-типа, совершающие движение в трех направлениях [Смесители трехнаправленного действия SB. - Каталог фирмы DGM PHARMA APPARATE, 2003 ]. Эти устройства не вносят в перемешиваемый продукт продукты износа, но также имеют невысокую производительность по отношению к растворам и суспензиям и не могут использоваться в современных технологичных системах с автоматическим управлением.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному устройству является смеситель суспензии [Мешалка СО-140А. Инструкция по эксплуатации. Паспорт СО-140А.00.00.000 ПС. - ОАО «Лебедянский завод строительно-отделочных машин», 2000], содержащий бункер для суспензии, блоки загрузки и выгрузки, блок смешивания с электромотором, на валу которого закреплены лопастные мешалка и выводной компрессор суспензии, причем выводной компрессор размещен в нижней части бункера, а его выход соединен с верхней частью бункера. Указанный смеситель отличается пониженной степенью износа рабочих элементов при умеренной производительности и габаритах, но не имеет возможности непрерывно контролировать степень смешивания в процессе работы, что не позволяет осуществлять адаптивное автоматическое управление технологическим процессом.
Задачей предлагаемого технического решения является осуществление функциональной диагностики степени смешивания при повышении производительности приготовления суспензии.
Поставленная задача решается тем, что известное устройство - смеситель суспензии, содержащий бункер для суспензии, блоки загрузки и выгрузки, блок смешивания с электромотором, на валу которого закреплены лопастные мешалка и выводной компрессор, причем выводной компрессор размещен в нижней части бункера, а его выход соединен с верхней частью бункера, снабжен блоком контроля степени смешивания в виде измерителя тока электромотора.
При этом блок контроля степени смешивания суспензии может содержать синхронный детектор тока электромотора, опорный вход которого связан с источником питающего электродвигатель переменного напряжения. Блок смешивания дополнительно может содержать связанный с блоком выгрузки разветвитель потока суспензии, выходы которого распределены по периметру бункера. Кроме того, выводной компрессор может быть выполнен в виде последовательно соединенных секций.
На фиг.1 представлена структурная схема варианта предлагаемого смесителя суспензии. На фиг.2 показана структурная схема варианта блока контроля степени смешивания суспензии. На фиг.3 схематически представлен модифицированный блок выгрузки, а на фиг.4 - выводной компрессор суспензии.
Смеситель суспензии (фиг.1) содержит бункер 1 для суспензии, блок загрузки 2 и блок выгрузки 3, блок смешивания, содержащий электромотор 4, на валу 5 которого в нижней части бункера 1 закреплены лопастные мешалка 6 и выводной компрессор, состоящий из трех секций 7, 8, 9, а его выход 10 соединен шлангом 11 со входом 12 блока выгрузки 3 в верхней части бункера 1. Кроме того, смеситель суспензии дополнительно содержит блок контроля степени смешивания 13, например, на основе измерителя тока электромотора 4, соединенный элементами связи 14с электромотором 4 и источником питающего электромотор 4 переменного напряжения связью 15.
Блок выгрузки 3 содержит вывод 16 и разветвитель потока суспензии 17 на четыре выхода 18, 19, 20 и 21, распределенные по периметру бункера 1.
Вариант блока контроля степени смешивания суспензии (фиг.2) содержит измеритель тока электромотора 4 на основе синхронного детектора тока 22, опорный вход 23 которого связан с источником 15 питающего электромотор 4 переменного напряжения посредством делителя напряжения на резисторах 28 и 29. Вход 24 синхронного детектора тока 22 подключен к резистору 27, падение напряжения на котором пропорционально протекающему через электромотор 4 току. Выход 25 синхронного детектора тока 22 подключен к измерителю тока.
На фиг.3 схематически представлены связи блока выгрузки 3 с бункером 1: вход 12 для подачи суспензии в блок выгрузки из бункера 1; выход 16 для вывода приготовленной суспензии; разветвитель потока суспензии 17 на четыре канала, выходы которых 18, 19, 20 и 21 распределены по периметру бункера 1 (вид сверху). В центре бункера 1 размещена лопастная мешалка 6. В блоке выгрузки 3 расположены также вентиль для перекрытия потока суспензии 30 в бункер 1 и вентиль 31 выхода 16 для вывода приготовленной суспензии.
На фиг.4 показаны вал 5 электромотора, на котором закреплен трехсекционный выводной компрессор с последовательно связанными
секциями 7, 8 и 9, а также выход 10 выводного компрессора для вывода суспензии в блок выгрузки.
Смеситель суспензии работает следующим образом. Необходимые для приготовления суспензии материалы загружают в бункер 1 через блок загрузки 2. Суспензию перемешивают с помощью блока смешивания, выполненного на основе электромотора 4 и закрепленных на его валу 5 лопастной мешалки 6 и выводного компрессора, состоящего из секций 7, 8, 9, таким образом, что суспензия из нижней части бункера 1 через выход 10 по шлангу 11 поступает в верхнюю часть бункера 1. Существенно, что при этом суспензия поступает в бункер 1 через вход 12 в блоке выгрузки 3 и разделяется разветвителем потока суспензии 17 на четыре выхода 18, 19, 20, 21, распределенные по периметру бункера 1 (фиг.1 и фиг.3). Разветвление потока суспензии в блоке выгрузки 3 и последующее введение его частей в области бункера 1, пространственно разделенные и непрерывно перемешиваемые элементами 6, 7, 8, 9, существенно повышают степень перемешивания и скорость взаимной диффузии материалов суспензии, что повышает производительность технологического процесса перемешивания.
Способствует процессу перемешивания суспензии также техническое решение выводного компрессора в виде последовательно соединенных секций 7, 8, 9 (фиг.1 и фиг.4). Поскольку все последовательно соединенные секции 7, 8, 9 закреплены совместно на валу 5 электромотора 4, то поступающая в верхнюю секцию 7 суспензия приобретает по сравнению с оставшейся в бункере 1 частью суспензии дополнительную скорость, разделяется в секции 7 на части и дополнительно перемешивается в ней, после чего поступает в секцию 8, в которой указанный процесс перемешивания повторяется. В результате этого в выводную секцию 9 поступает с повышенной скоростью многократно перемешанная суспензия, благодаря чему повышается давление, а также скорость подачи суспензии из нижней части бункера 1 по каналу 10-11-12 в верхнюю часть бункера 1.
С помощью варианта технического решения дополнительного элемента смесителя суспензии - блока контроля степени смешивания 13, связанного с электромотором 4 (фиг.1 и фиг.2), осуществляется непрерывный контроль всех стадий процесса перемешивания суспензии (от начала загрузки исходных материалов до достижения требуемой степени перемешивания и выключения электромотора 4, т.е., до завершения процесса смешивания). Это обеспечивается вследствие того, как показали исследования, что величина потребляемого электромотором 4 тока, зависящего от величины нагрузки на все элементы блока смешивания и сил сопротивления в элементах связей между блоками при движении реальной вязкой жидкости, изменяется при перемешивании суспензии пропорционально изменению ее вязкости. Поскольку вязкость суспензии является основной количественной мерой степени перемешивания, то
измерение тока потребления главного рабочего органа блока перемешивания - электромотора 4 обеспечивает непрерывную функциональную диагностику технологического процесса перемешивания суспензии, а показания блока контроля степени смешивания являются объективным критерием для реализации адаптивного автоматического управления технологическим процессом.
Повышение чувствительности регистрации изменений степени перемешивания достигается с помощью варианта технического решения существенного элемента смесителя суспензии, показанного на фиг.2. Блок контроля степени перемешивания, выполненный в виде измерителя тока электромотора, содержит синхронный детектор тока 22, опорный вход 23 которого соединен с источником питающего электромотор 4 напряжения связью 15. При таком техническом решении осуществляется компенсация тока холостого хода ненагруженного электромотора 4, вследствие чего регистрируется только активная составляющая тока электромотора, пропорциональная вязкой нагрузке на элементы блока перемешивания со стороны суспензии, что и обеспечивает повышение чувствительности блока контроля.
Таким образом, предложенное техническое решение смесителя суспензии, а также вариантов его принципиальных элементов обеспечивают существенное повышение производительности технологического процесса приготовления суспензий или растворов благодаря ускорению процессов перемешивания и, что существенно, при одновременной функциональной диагностике степени смешивания на всех его стадиях, что позволяет реализовать автоматический режим адаптивного управления, требуемый современной технологией, но недостижимый при использовании выше указанных известных устройств.
Предложенный смеситель суспензии может быть включен в состав современного технологического оборудования, управляемого автоматической системой. Этот смеситель реализован на ЗАО «ЗЭТО» (г.Великие Луки) и успешно прошел испытания, которые подтвердили наличие эффекта, соответствующего поставленной задаче.
1. Смеситель суспензии, содержащий бункер для суспензии, блоки загрузки и выгрузки, блок смешивания с электромотором, на валу которого закреплены лопастные мешалка и выводной компрессор, причем выводной компрессор размещен в нижней части бункера, а его выход соединен с верхней частью бункера, отличающийся тем, что смеситель снабжен блоком контроля степени смешивания суспензии в виде измерителя тока электромотора.
2. Смеситель суспензии по п.1, отличающийся тем, что блок контроля степени смешивания суспензии снабжен синхронным детектором тока электромотора, опорный вход которого связан с источником питающего электромотор переменного напряжения.
3. Смеситель суспензии по п.1, отличающийся тем, что блок смешивания снабжен связанным с блоком выгрузки разветвителем потока суспензии, выходы которого распределены по периметру бункера.
4. Смеситель суспензии по п.1, отличающийся тем, что выводной компрессор выполнен в виде последовательно соединенных секций.
