Шнек устройства для переработки сыпучих материалов

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО !ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН,/"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2!) 3818615/23-05 (22) 28.11.84 (46) 07.05.86. Бюл. Ф 17 (71) Научно-исследовательский институт прикладной математики и механики при Томском ордена Трудового Красного

Знамени государственном университете им. В. В. Куйбышева (72) Ю. В. Падуков, П. Г. Исаченко и В.П. Дорогин (53) 678.053.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 863384, кл, В 29 В 1/10, 1979.

Патент США У 4192418, кл. В 65 G 33/26, опублик. 1980.

„,SUÄÄ 1229050 А1!

511 4 В 29 В 7/42, В 01 Р 7/08 (54) (57) 1. ШНЕК УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ, содержащий вал, соединенный с приводом вращения, и раоочую винтовую поверхность, которая выполнена в виде ряда эакрепленных на валу рабочих элементов, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических воэможностей устройства и интенсификации процесса смещения перемещаемых сыпучих материалов, рабочие элементы выполнены в виде плоских лопаток, имеющих форму секторов, эакрепленных на валу шнека вершиной центрапьного угла сектора, с обраэованием окон между плоскостями смежных лопаток, причем оси симметрии секторов перпендикулярны продольной оси вала.

С:

2. Шнек по и. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что лопатки закреплены в двухзаходиой винтовой канавке, которая выполнена на валу, с расстоянием между заходами, равным половине шага винтовой поверхности шнека.

3. Шнек по пп. 1 и 2, о т л и— ч а ю шийся тем, что лопатки смонтированы с перекрытием кромок смежных. лопаток на периметре шнека и жестко соединены между собой, 1

Изобретение относится к химическому машиностроению, а именно к конструкции смесителя непрерывного действия для сыпучих мелкодисперсных мате" риалов, а также гранулированных пласт масс, Цель изобретения — расширение тех" нологических возможностей устройства и интенсификация процесса смешения перемещаемых сыпучих материалов.

На фиг, 1 изображен участок рабочей части шнека в сборе; на фиг. 2— . шнек, вид вдоль осевой линии вала, на фиг. 3 — то же, сечение плоскостью, перпендикулярной плоскостям, соединенным на периметре лопаток параллельных рядов; на фиг. 4 — соединение лопаток при одноэаходной канавке; на фиг. 5 — то же, при трехзаход. ной канавке. 29

Шнек устройства для переработки сыпучих материалов содержит вал !, соединенный с приводом вращения (не показан) и имеющий винтовые канавки

2, например двухзаходные,и рабочую винтовую поверхность, каждая выполнена в виде ряда закрепленных на валу

1 рабочих элементов - плоских лопаток

3, имеющих форму секторов. Сектора закреплены на валу 1 шнека вершиной центрального угла 4 с образованием окон а между плоскостями смежных лопаток 3, причем оси симметрии секторов лопаток 3 перпендикулярны про" дольной оси вала 1, 3 I

Установленные вдоль оси вала I лопатки 3 смонтированы параллельными рядами, причем угол о . между плоскостью лопатки 3 и осевой линией вала

1 есть угол подъема винтовой линии.. 40

Если расстояние между винтовыми канав-. ками 2 вала равно половине шага винтовой линии, то кратчайшее расстояние между плоскостями лопаток 3 одного ряда равно !./> cosK Это рас- 45 стояние является одним из параметров, необходимых при определении наружного диаметра шнека.

Вид шнека вдоль осевой линии вала (фиг. 2) показывает, что, например, в конкретной конструкции шнека на витке длиной в один шаг располагается восемь лопаток 3, которые, будучи вставленными вершиной центрального угла 4 в винтовую канавку 2 вала 1, перекрывают одна другую на участок .а Б и тогда участки 5-7 и т.д. (фиг ° 1 и 2) и есть места соединения между собой лопаток 3 параллельных рядов на периметре шнека, обеспечивающие создание жесткой конструкции.

Сечение шнека плоскостью, перпендикулярной плоскостям лопаток 3 параллельных рядов, соединенных на периметре (фиг. 3), показывает как кромки лопаток 3 соединяются между собой и дает размерные характеристики, входящие в расчетную зависимость, определяющую наружный диаметр шнека и длину лопатки 3, Ширина винтовых канавок 2 соответствует толщине устанавливаемых в них лопаток 3. Плоскость лопатки 3 при перемещении ее центральной кромки вдаль винтовой канавки 2 с одной стороны вала I на противоположную совершает разворот е на 90 . Следовательно, между смежнымн лопатками 3 на одной винтовой канавке 2 образуется расходящийся угол, равный 11/n, где n — число лопаток 3, устанавливаемых на одном шаге винтовой линии вала I. При этом точно такой же угол, но уже сходящийся, образуется между плоскостью лопатки 3 выбранного ряда с ближайшими плоскостями лопаток 3 параллельных рядов, расположенных в смежных винтовых канавках

2 вала 1. Это дает возможность так подобрать длину и угол сектора лопаток

3„ что лопатки 3 параллельных рядов

1229050 состыкуютcÿ на периметре между собой, т.е. создадут условия для их соединения, например, с помощью сварки и получения жесткой конструкции шнека.

Таким образом, если лопатка 3 шне- g ка имеет форму сектора с углом, при котором, если смотреть на лопатки 3 вдоль оси вала 1, кромки лопаток 3 . на периметре касаются или даже несколько перекрывают одна другую, и дли- 0 ну, при которой лопатки 3 параллельных рядов на периметре стыкуются между собой, то диаметр D шнека жесткой конструкции должен определяться следующей зависимостью: 5

cos c

2 р т 72п где d — диаметр вала, м; — шаг винтовой линии, м, Ы вЂ” угол подъема винтовой линии, 1О град, п — число лопаток на шаге винтовой линии. .При этом длина соответственно определяется выражением 25 созе т втп v72ï

В результате сборки получается шнек, в котором через линии симметрии лопаток 3 можно провести лишь условную винтовую поверхность прямого геликоида, действительная же новерхность — прерывистая, состоящая иэ отдельных плоских лопаток 3 и имеющая окна между плоскостями смежных лопаток 3 в виде расходящегося к пе- 15 риметру угла. Соединенные на периметре лопатки 3 параллельных рядов образуют как .бы новую винтовую поверхность, также прерывистую, но в ней между плоскостями лопаток 3 есть ок- 40

Ф но а с вершиной угла на периметре, а сама винтовая поверхность имеет шаг,, равный произведению шага винтовой линии вала 1 на число лопаток 3, устанавливаемых на этом шаге, Размер окон 5 о таков, что через них может свободно проходить перемещаемый шнеком материал.

Если при выполнении устройства угол сектора лопаток 3 и его длина 50 оказываются меньше требуемой величины, т.е. соединение кромок лопаток

3 на периметре не происходит, но тем не менее крепление лопаток 3 к валу

1 достаточно надежно, то и при такой 55 конструкции цель изобретения будет достигнута. Просто при соединении между собой кромок смежных лопаток на периметре шнека получается более прочная и жесткая конструкция.

Бинтовая канавка 2 вала 1 может быть одно-, двух- и трехэаходной (фиг ° 3-5), с

Во всех трех случаях крепления лопаток 3 к валу 1 и на периметре шнека на одном шаге винтовой линии шнека установлено равное число лопаток 3, т.е ° угол между плоскостями лопаток 3 одинаков и равен П /п.

Сравнивая фиг. 3-5, видно, что диаметр D шнека уменьшается пропорционально числу заходов винтовой канавки 2, а общее число .лопаток 3 возрастает в число заходов раз.

Для случая одноэаходной канавки (фиг. 4) и условия получения крепления лопаток 3 на периметре шнека приходится выполнять длинные лопатки

3 с большим углом сектора. Такое устройство имеет большие окна з. между плоскостями лопаток 3 и большие рабочие поверхности, может использоваться только для перемешивания материала и представляет собой обычный лопаточный смеситель.

Конечно, увеличение числа лопаток

3 на шаге винтовой линии уменьшило бы окна a, но здесь уменьшается угол между плоскостями лопаток 3 и существенно возрастает диаметр шнека.

C другой стороны, для случая трехэаходной канавки (фиг. 5) в сравнении с одноэаходной диаметр шнека уменьшается в три раза, а число лопаток 3 возрастает в три раза. Изготовление такой конструкции резко усложняется не столько из-за .выттолнения трехзаход. ной канавки 2 на валу 1, сколько иээа выполнения большого числа мест соединения лопаток 3 как к валу l так z» на периметре шнека. Причем, увеличение диаметра шнека можно обеспечить только дополнительным увеличе. нием числа лопаток 3.

Таким образом, вариант двухэаходной винтовой канавки 2 шнека предлагаемой конструкции с точки зрения простоты изготовления и достижения цели является оптимальным. При одинаковых секториальных лопатках 3 устройства, обраэуюпптх при соединении на периметре равнобедренные треуголь" ники (фиг.3) „ необходимо, чтобы двухзаходная винтовая канавка 2 была выполнена в точности с расстоянием, равным полонине шага винтовой линиц

1229050

Шнек устройства для переработки сыпучих материалов работает следующим образом.

Порошковый материал, подаваемый к входному концу шнека, при вращении вала 1 должен двигаться к eI.o разгру зочному концу, Если в обычном шнековом транспортере его винтовая поверхность сплошная и весь материал должен 1 двигаться только в одном направлении, то в предлагаемой конструкции рабочая винтовая поверхность состоит из отдельных лопаток 3, разделенных ок-нами, и поэтому при вращении, шнека каждая иэ лопаток 3 как бы делит порошковый материал на две части, из которых одна, подхваченная лопаткой

3, совершает движение вперед, как и в обычном транспортере, а другая про- 0 ходит через треугольное окно и частична пересыпается на последующую винтовую поверхность, транспортирующую очередную порцию материалов. А так как процесс разделения порошкового материала на небольшие части и соединение их вновь и есть перемешивание, то движение материала от вход ного конца шнека к разгрузочному сойровождается интенсивным перемешива. О нием.

Расчетные зависимости размеров шнека жесткой конструкции показывают„ что можно выполнить треугольные окна любых размеров и так как в изобрете15 нии порошковый материал совершает движение как вперед, так и частичное пересыпание назад, и это,цвижение зависит от размера окон и угловой скорости вращения шнека, то для конкретного порошкового материала экспериментально можно подобрать такой шнек, который заставит материал двигаться с необходимой скоростью и обеспечит интенсивное перемешивание его компонентов.

Изобретение, позволяющее использовать шнек одновременно и как смеси. тель сыпучих материалов, решает проблему перемешивания, например, тонкодисперсных материалов в цепи непрерывного автоматизированного химического производства, причем шнековое устройство, являясь изолированным от окружающей среды, работает без потерь ценного сырья и загрязнения окружающей среды, например, вредными испарениями или частицами пыли.

Шнек прост в изготовлении и дешев

ВВИДУ ТОГО, ЧТО СОСТОИТ ИЗ ПРОСТЫХ детапей: цилиндрического нала с винтовыми канавками и плоских секториальных лопаток, и к тому же может быть изготовлен практически любых размеров с сохранением при этом жест. кости конструкции, согласно приведенным формулам.

Пример, При диаметре вала

d 20 мм угол подъема винтовой лиb о нии принят равным сА= 45 и, следовательно, ему соответствует шаг винтовой лийии t = Хй с = 62,8 мм.

На "-той винтовой линии длиной в один шаг устанавливают восемь лопаток 3, закрепленных центральной кромкой сектора в винтовой канавке 2 вала 1 с кромками, выходящими на периметр шнека, с кромками лопаток соседних рядов, расположенных в близлежащих винтовых канавках 2 вала 1 ° Такое крепление и придает жесткость конструкции шнека и одновременно диктует его наружный диаметр в соответствии с геометрической зависимостью

2 tg тГ 2п

Р !

229050

Составитель Л. Кольцова

Техред Ц.Бонкало Корректор А. Тяско

Редактор М. Блаиар

Тираж 640 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2407/13

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4