Центробежный волчковый смеситель

Полезная модель относится к устройствам для приготовления смесей сыпучих материалов и может быть использована в химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Технической задачей полезной модели является повышение качества смеси из сыпучих материалов с большой разницей размеров (плотностей) частиц.

Указанная техническая задача достигается тем, что в центробежном волчковом смесителе, содержащем цилиндроконический корпус, крышку с загрузочными патрубками, вертикальный вал с размещенным на нем ротором в виде усеченного конуса с перепускными окнами, и спиралевидно установленные на внутренней поверхности конуса направляющие лопасти, одни направляющие лопасти установлены с зазором относительно поверхности конуса, а другие, чередующиеся с ними, установлены на поверхности конуса и имеют в средней части по всей длине щелевидное отверстие. Благодаря этому происходит поочередное интенсивное взаимодействие крупных и мелких частиц с направляющими лопастями, что обеспечивает усреднение компонентов смеси и, как следствие, повышается ее качество.

Полезная модель относится к устройствам для приготовления смесей сыпучих материалов и может быть использована в химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известен смеситель (Макаров Ю.И. Аппараты для смешивания материалов. - М.: Машиностроение, 1973), содержащий цилиндроконический корпус, крышку с загрузочными патрубками, вертикальный вал с размещенным на нем ротором в виде усеченного конуса с перепускными окнами.

Смешивание компонентов в смесителе происходит вследствие циркуляции частиц материала по замкнутому контуру «конус - кольцевое пространство между конусом и корпусом». Однако недостаточно эффективная циркуляция материала и наличие застойных зон в корпусе смесителя не позволяют получать смеси высокого качества.

Наиболее близким к предлагаемому является центробежный смеситель (Патент РФ 2246343 С1, 2003 г.), содержащий цилиндроконический корпус, крышку с загрузочными патрубками, вертикальный вал с размещенным на нем ротором в виде усеченного конуса с перепускными окнами, и спиралевидно установленные на внутренней поверхности конуса направляющие лопасти.

Однако в данной конструкции не обеспечивается высокое качество получаемой смеси вследствие низкой интенсивности перераспределения крупных и мелких частиц в движущемся слое материала на внутренней поверхности конуса.

Технической задачей полезной модели является интенсификация процесса смешивания сыпучих материалов, различающихся по размеру частиц и, как следствие, повышение качества получаемой смеси.

Известно, что при вращении усеченного конуса происходит разделение полидисперсного материала на его внутренней поверхности: крупные частицы «всплывают» на поверхность слоя, а мелкие погружаются внутрь него. Вследствие этого имеется возможность поочередно воздействовать направляющими лопастями на частицы различных размеров, перераспределять их в движущемся слое материала, увеличивать взаимопроникновение компонентов смеси и интенсифицировать процесс смешивания.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в центробежном волчковом смесителе, содержащем цилиндроконический корпус, крышку с загрузочными патрубками, вертикальный вал с размещенным на нем ротором в виде усеченного конуса с перепускными окнами, и спиралевидно установленные на внутренней поверхности конуса направляющие лопасти,

- одни направляющие лопасти установлены с зазором относительно внутренней поверхности конуса;

- две другие лопасти, чередующиеся с ними, установлены на внутренней поверхности конуса и имеют в средней части по всей длине щелевидное отверстие.

На фиг.1 представлен общий вид центробежного волчкового смесителя, на фиг.2 - вид сверху на ротор смесителя.

Центробежный волчковый смеситель состоит из цилиндроконического корпуса 1, крышки 2 с загрузочным патрубком 3, приводного вертикального вала 4 с ротором 5, выполненного в виде диска 6, прикрепленного к нему полого усеченного конуса 7 и радиальной мешалки 8. В нижней части рабочей поверхности конуса имеются четыре окна 9. На внутренней поверхности конуса спиралевидно установлены четыре направляющие лопасти. При этом две лопасти 10 установлены с зазором относительно внутренней поверхности усеченного конуса, а две лопасти 11, чередующиеся с лопастями 10, установлены на внутренней поверхности конуса и имеют в средней части по всей длине щелевидное отверстие 12. Направляющие лопасти установлены на поверхности ротора между окнами 9. Ротор смесителя приводится во вращение от электродвигателя 13 через клиноременную передачу 14. Выгрузка готовой смеси осуществляется через разгрузочный патрубок 15 в днище корпуса 1.

Центробежный волчковый смеситель работает следующим образом.

Загрузка компонентов смеси осуществляется через патрубок 3 в крышке корпуса, которые попадают на диск 6 вращающегося ротора 5. При вращении сыпучий материал под действием центробежной силы движется от центра к периферии и равномерно распределяется по внутренней поверхности конуса 7. При этом материал начинает циркулировать вверх по внутренней поверхности вращающегося конуса и сбрасывается с него в кольцевое пространство между конусом и корпусом 1 смесителя. Там материал опускается вниз и через окна 9 поступает внутрь конуса. Жестко прикрепленная к диску 6 радиальная мешалка 8 увеличивает подвижность сыпучего материала в нижней части корпуса, способствуя процессу смешивания. В процессе движения по внутренней поверхности конуса поток материала поочередно взаимодействует с направляющими лопастями. При этом лопасти 10, установленные с зазором, воздействуют, в основном, на мелкие частицы материала, скапливающиеся в центральной части слоя, а лопасти 11 со щелевидными отверстиями взаимодействуют с крупными частицами, располагающимися в верхней и нижней частях слоя. Вследствие такого взаимодействия происходит перераспределение частиц материала, что приводит к интенсификации их взаимопроникновения и процесса смешивания и повышению качества смеси. После завершения процесса смешивания готовая смесь выводится из корпуса через патрубок 15.

В предлагаемом устройстве реализуется эффект разделения полидисперсных частиц по размерам в слое материала при вращении усеченного конуса, который заключается в том, что при вращении конуса крупные частицы «всплывают» на поверхность слоя, а мелкие погружаются внутрь него. Использование этого эффекта позволяет организовать поочередное избирательное взаимодействие направляющих лопастей с мелкими и крупными частицами, перераспределять их по толщине слоя материала. Интенсификация процесса смешивания достигается тем, что одни лопасти закреплены на внутренней поверхности конуса и имеют по всей длине щелевидное отверстие, а другие лопасти закреплены на конусе с зазором. Благодаря этому на поверхности ротора организуется интенсивное движение крупных и мелких частиц с многократным их пересечением и перераспределением, что обеспечивает усреднение компонентов смеси и приводит к повышению ее качества.

Для выполнения своего функционального назначения элементы конструкции предлагаемого устройства должны иметь следующие геометрические параметры.

В связи со своим функциональным назначением - воздействовать, в основном, на мелкие частицы в центральной части движущегося слоя материала на внутренней поверхности конуса - ширина лопастей 10, устанавливаемых с зазором относительно конуса, должна соответствовать толщине центральной части движущегося слоя материала. Лопасти 11, имеющие в средней части щелевидное отверстие, должны воздействовать, в основном, на крупные частицы, находящиеся в верхней и нижней частях движущегося слоя материала на конусе. Поэтому ширина щелевидного отверстия на этих лопастях должна выбираться из условия, чтобы через нее свободно проходили мелкие частицы, расположенные в центральной части слоя материала на внутренней поверхности конуса, а верхние и нижние части лопастей 11 воздействовали, в основном, на крупные частицы, При этом ширина лопастей 10 должна быть равна ширине щелевидного отверстия 12 на лопастях 11.

Как показали экспериментальные исследования, в предлагаемой конструкции смесителя за счет избирательного воздействия направляющих лопастей на крупные и мелкие частицы в движущемся слое материала на внутренней поверхности конуса значительно увеличивается подвижность частиц, что приводит к интенсификации их взаимопроникновения и процесса смешивания и, как следствие, повышению качества получаемой смеси.

Центробежный волчковый смеситель, содержащий цилиндроконический корпус, крышку с загрузочными патрубками, вертикальный вал с размещенным на нем ротором в виде усеченного конуса с перепускными окнами, и спиралевидно установленные на внутренней поверхности конуса направляющие лопасти, отличающийся тем, что одни направляющие лопасти установлены с зазором относительно поверхности конуса, а другие, чередующиеся с ними, установлены на поверхности конуса и имеют в средней части по всей длине щелевидное отверстие.