ЦЕНТРОБЕЖНО-ЛОПАТОЧНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ

Полезная модель относится к центробежно-лопаточным машинам для приготовления композиционных смесей в непрерывном режиме, например, формовочных и стержневых смесей в литейном производстве, а также для смесей других производств: абразивном, строительном, резин, горнометаллургическом, а также в сельском хозяйстве, фармацевтике, пищевой промышленности и в быту.
g
g
Известны центробежно-лопаточные машины для приготовления стержневых и формовочных смесей в литейном производстве, например, Афанасьев А.Г. Кандидатская диссертация. «Разработка и анализ способа приготовления формовочных и стержневых смесей в центробежно-лопаточном смесителе» - Рыбинск: РГАТА, 2005. - 205 с. Смеситель выполнен в виде приводной цилиндрической рабочей камеры с установленной в ней неподвижно параллельно оси камеры лопаткой. При ускорении силы тяжести g, вращении камеры с радиусом г со скоростью со, создающей гравитационный коэффициент K более 5 (ω=(gK/r)0,5) доза материала из зернистых пылевидных, вязких и жидких компонентов срезается лопаткой и при движении по ней перемешивается. Лопатка выполняется в виде резца, режущая кромка которого срезает слой смеси во вращающейся камере, а его передняя поверхность (выполненная плоской, или вогнутой) вступает в силовое взаимодействие со смесью, создает в ней сдвиговые деформации и направляет поток смеси на стенку рабочей камеры.
Недостатки смесителя - смеситель предназначен для приготовления смесей отдельными порциями.
к
к
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является смеситель для приготовления смесей в непрерывном режиме, в котором смешивание дозы материалов выполняется во вращающейся вокруг собственной оси цилиндрической рабочей камере, к корпусу машины присоединена неподвижная лопатка, выполняющая функции перемешивания, при этом в камере вблизи ее оси на кронштейнах рабочей лопатки дополнительно размещена ось, к которой присоединены неподвижные перемещающие лопатки, имеющие радиус внешней кромки R=0,1-0,3 от радиуса камеры R, расположенные под углом к плоскости, перпендикулярной оси камеры δ=10-30 градусов, укрепленные равномерно по длине камеры с шагом, равным (2-4)R и размещенные в зоне полета смеси от рабочей лопатки к стенке камеры с возможностью перемещения вдоль радиуса камеры в пределах толщины слоя смеси, находящейся в полете. Здесь рабочая лопатка выполнена с плоской или вогнутой передней поверхностью. (Патент РФ №141727 от 11.10.2013, МПК В22С 5/04).
Недостатком конструкции является сложность обслуживания машины (очистки после прекращения работы), налипание смеси на перемещающие лопатки и как результат - снижение производительности устройства.
Для устранения указанных недостатков передняя поверхность рабочей лопатки выполняется с системой соприкасающихся канавок, имеющих сечение в виде сегмента радиусом r=(0.1-0.15)R, направленных под углом 80-88° к режущей кромке лопатки, заглубленных в тело лопатки от 0 вблизи режущей кромки до стрелки h=(0,3-0,5)r.
Технический результат полезной модели выражается в сокращении цикла приготовления смесей от 5 до 30 с, в повышении прочностных свойств смесей и газопроницаемости на 20-50%, а также уменьшении трудоемкости обслуживания смесителя и повышении его производительности.
Технический результат достигается тем, что в центробежно-лопаточном смесителе для приготовления композиционных смесей, содержащем корпус, приводную цилиндрическую рабочую камеру с радиусом R, установленную в подшипниках корпуса, рабочую лопатку, размещенную внутри рабочей камеры и укрепленную на корпусе посредством кронштейнов параллельно оси камеры, передняя поверхность лопатки выполнена с системой соприкасающихся канавок, имеющих сечение в виде сегмента радиусом r=(0.1-0.15)R, направленных под углом 80-88° к режущей кромке лопатки, заглубленных в тело лопатки от 0 вблизи режущей кромки до стрелки h=(0,3-0,5)r.
Изложенная конструкция поясняется фигурами:
фиг. 1 - схема центробежно-лопаточного смесителя непрерывного действия;
фиг. 2 - представлен вид на переднюю поверхность лопатки;
фиг. 3 - сечение А-А по оси канавки на фиг. 2.
Фиг 4. - сечение Б-Б на фиг. 2.
В корпусе 1 смесителя установлена рабочая камера 2 в подшипниках 3. Рабочая камера 2 приводится во вращение колесом ременной передачи 4. Внутри рабочей камеры 2 размещена неподвижная лопатка 5, закрепленная в корпусе 1 смесителя кронштейнами 6. Ингредиенты смеси вводятся по лотку 7. Готовая смесь выдается из рабочей камеры 2 дополнительной лопаткой 8, вентиляция 9 предупреждает выбросы пыли из смесителя в атмосферу. Передняя поверхность лопатки 5 (фиг. 2) выполняется с системой соприкасающихся канавок 10 (фиг. 3), имеющих сечение поперек канавки (в виде сегмента радиусом r=(0.1-0.15)R, направленных под углом 80-88° к режущей кромке 11 лопатки 5, заглубленных в тело лопатки от 0 вблизи режущей кромки до стрелки h=(0,3-0,5)r. При работе смесителя рабочая камера 2 приводится во вращение со скоростью ω, обеспечивающей скорость v=ω R резания лопаткой 5 смеси в пределах 8-20 м/с. Для малосвязных смесей, например, песчано-смоляных, скорости вращения принимаются меньшими (5-8 м/с), а для смесей с повышенной связностью, например, песчано-глинистых, - большими (10-20 м/с). В рабочую камеру 2 загружают по лотку 7 с постоянным расходом сыпучие и жидкие компоненты, смешиваемые компоненты при каждом обороте рабочей камеры подвергаются интенсивной обработке, сжатием - разрушением и сдвиговым деформациям, что обеспечивает формирование качественных смесей. Перемещение смеси вдоль оси рабочей камеры 2 обеспечивается канавками 10, выполненными на передней поверхности лопатки 5, при этом в основном канавки смещают в направлении к выходу из рабочей камеры внутреннюю часть потока смеси, помещенную в канавки и прилегающую к ней. Выдача готовой смеси из камеры выполняется дополнительной лопаткой 8, направляющей поток смеси из рабочей камеры 2 на потребление.
Радиус сегмента, образующего канавки, г < 0,05R и заглубление сегмента на стрелку h < 0.3r не позволяют создать перемещение потока смеси вдоль лопаток и обеспечить непрерывную работу смесителя, т.к. объем смеси, помещающейся в канавках, составляет менее 1% от дозы смеси, при этом производительность процесса осевого перемещения незначительна. При r > 0.15R и h > 0.5r неоправданно возрастает толщина лопатки, и возникают конструкторские проблемы, связанные с размещением устройств крепления рабочей лопатки в полости рабочей камеры.
Угол δ между направлением канавок и режущей кромки лопатки больше 88° не дает существенного эффекта по обеспечению непрерывного режима работы; при δ < 80° снижается объем рабочей дозы смеси и сокращается время цикла обработки смеси менее 5 с, при этом обработка материалов в смесителе нецелесообразна.
Таким образом, использование центробежно-лопаточного смесителя позволяет сократить цикл приготовления смесей от 5 до 30 с, повысить прочностные свойства смесей и газопроницаемости на 20-50%, а также уменьшить трудоемкость обслуживания смесителя и повышение его производительности.