АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ СМЕСИТЕЛЬ
AERODYNAMIC MIXER

Аэродинамический смеситель используется в сельском хозяйстве, относится к смесеприготовлению, а конкретно к машинам для смешивания сыпучих материалов, в частности кормов, и может быть использован в комбикормовой, химической, пищевой, строительной и других отраслях промышленности.
7
Известно аэродинамическое устройство по патенту РФ №2294795. (МПК B01F 3/18, 13/02, опубл. в Б.И. №7, 2007 «Способ смешивания сыпучих материалов и аэродинамическое устройство для его осуществления»), содержащее конический корпус; крышку с коробами для выхода воздуха; камеру, установленную над крышкой с входными тангенциальными патрубками для подачи воздуха, снабженными дозирующими заслонками, причем патрубки имеют разные диаметры и расположены последовательно по нарастающей от меньшего диаметра к большему на одной горизонтальной плоскости; центробежное вентиляторное колесо с лопатками, установленное под крышкой; полый конус с отверстием в вершине, закрепленный под центробежным вентиляторным колесом днищем вверх, и патрубок выпуска частиц.
Недостатком известного устройства является низкая эффективность смешивания на центробежном вентиляторном колесе; наличие цилиндрической части у крышки и камеры смешивания, что способствует снижению создаваемого разрежения вентиляторным колесом из-за больших местных потерь при ударе о вертикальную стенку, при котором происходит нежелательное измельчение компонентов смеси; плохому разделению частиц смеси от воздуха.
7
Наиболее близким к предлагаемому изобретению и выбранное в качестве прототипа является техническое решение по патенту №104480 (МПК B01F 3/00, опубл. в Б.И. №14, 2011 "Аэродинамический смеситель"), содержащее конический корпус, крышку с коробами выхода воздуха, камеру, установленную над крышкой с несколькими входными тангенциальными патрубками для совместной подачи воздуха и материала, центробежное вентиляторное колесо с лопатками, установленное под крышкой, полый конус с отверстием в вершине, закрепленный под центробежным вентиляторным колесом днищем вверх и, патрубок выпуска частиц. При этом боковые поверхности крышки выполнены в виде полой усеченной сферы с параллельными основаниями разного диаметра, а крышка установлена на конический корпус большим диаметром, соответствующим большему диаметру корпуса.
Недостатком известного устройства является низкая эффективность смешивания материалов на центробежном вентиляторном колесе и в камере смешивания, нерациональное использование мест забора материалов по входным жестко закрепленным тангенциальным патрубкам, расположенным на одной горизонтальной плоскости, и низкое давление, создаваемое вентиляторным колесом, что приводит к невозможности забора материала из мест, находящихся выше или ниже смесителя.
Задачи изобретения - повышение эффективности процесса смешивания сыпучих материалов, в частности кормов, получение высококачественной смеси за короткий промежуток времени и увеличение производительности смесителя за счет интенсификации процессов, проходящих в смесителе.
Для решения задачи аэродинамический смеситель, содержащий конический корпус, крышку с параллельными основаниями разного диаметра, с коробами выхода воздуха, камеру смешивания, установленную над крышкой с несколькими входными патрубками для совместной подачи воздуха и сыпучего материала, центробежное вентиляторное колесо с лопатками, установленное под крышкой, полый конус с отверстием в вершине, закрепленный под центробежным вентиляторным колесом днищем вверх, и патрубок выпуска частиц, в отличие от прототипа содержит камеру смешивания в виде полой полусферы, а входные патрубки закреплены к камере смешивания шарнирно; крышку, представляющую собой полый усеченный конус с отверстием в вершине и закругленными внутрь краями большего основания; вентиляторное колесо, состоящее из двух непараллельных дисков: нижнего горизонтального и верхнего в виде конуса с отверстием в вершине для подачи материала, при этом между дисками центробежного вентиляторного колеса плотно установлены лопатки в виде криволинейного желоба, а расстояние между дисками на периферии должно быть больше максимального размера частиц смешиваемых материалов для свободного их прохождения, при этом к внутренней поверхности лопаток жестко закреплены пружины с формой, соответствующей форме лопаток, и длиной, не выходящей за пределы вентиляторного колеса.
Выполнение камеры смешивания в виде полой полусферы позволит улучшить процесс взаимопроникновения частиц материалов, усложнить траекторию их движения, а именно увеличить площадь и время соприкосновения смеси с внутренней поверхностью камеры за счет образования направленного закрученного потока материалов. Одновременно с этим шарнирно установленные к камере смешивания входные патрубки обеспечивают рациональное расположение бункеров, питателей или мест забора материалов в смеситель и возможность подачи материалов, находящихся выше или ниже смесителя, а также способствуют подаче материалов по разным патрубкам с различными физико-механическими свойствами внутри камеры смешивания в разные направления.
Использование вентиляторного колеса в виде двух непараллельных дисков: нижнего горизонтального и верхнего в виде конуса с отверстием в вершине для подачи материала позволит создать концентрированный направленный поток смешиваемых материалов и воздуха, повысить создаваемое давление и скорость прохождения материала по вентиляторному колесу с одновременным уменьшением общих габаритных размеров вентиляторного колеса.
Крышка в виде полого усеченного конуса с отверстием в вершине и закругленными внутрь краями большего основания позволит осуществлять движение частиц материала по криволинейной траектории, тем самым увеличивая площадь и время соприкосновения смеси с внутренней поверхностью крышки, образуя направленный закрученный поток кормовоздушной смеси и снижая местные потери разрежения, что способствует улучшению условий сепарации смеси и стабилизации разрежения, а также обеспечивает направленное движение кормовой аэросмеси на разделение и устраняет нежелательное измельчение компонентов смеси о боковые внутренние стенки.
Лопатки вентиляторного колеса в виде криволинейных желобов с жестко закрепленными одним концом к их внутренней поверхности пружинами, с длиной, не выходящей за пределы вентиляторного колеса, и с формой, соответствующей форме лопаток, обеспечивают увеличение активной площади контакта смешиваемых материалов, повышение качества смешивания на вентиляторном колесе, при этом пружины выступают в виде дополнительных активаторов, усложняя траекторию движения смешиваемых материалов и способствуя интенсификации процесса смешивания.
По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, гарантирующих сущность заявляемого изобретения, не известна и не следует явным образом для специалиста из уровня техники. В результате патентного поиска не выявлена известность влияния новой совокупности признаков на достижение заявляемого технического результата, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критериям "новизна" и "изобретательский уровень".
Совокупность существенных признаков, характеризующих изобретение, в принципе может быть многократно использована в сельском хозяйстве, комбикормовой, химической, пищевой, строительной и других отраслях промышленности для смешивания сыпучих материалов и обеспечивает достижение поставленных задач изобретения, что говорит о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".
Сущность заявляемого решения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен аэродинамический смеситель - общий вид; на фиг. 2 - вид сверху; на фиг. 3 - разрез А-А вентиляторного колеса.
Аэродинамический смеситель (Фиг. 1) содержит конический корпус 1, крышку 2 с коробами 3 выхода воздуха, причем крышка установлена на конический корпус 1 большим основанием и представляет собой полый усеченный конус с отверстием в вершине и закругленными внутрь краями большего основания, камеру смешивания 4, установленную над крышкой 2 с входными шарнирно закрепленными к ней патрубками 5 (Фиг. 2) для подачи воздуха совместно с компонентами смеси, электродвигатель 6 (Фиг. 1), на валу которого закреплено центробежное вентиляторное колесо 7, состоящее из двух непараллельных дисков: нижнего горизонтального 8 и верхнего 9 в виде конуса с отверстием в вершине для подачи материала, с лопатками 10 в виде криволинейных желобов, к внутренней поверхности которых одним концом жестко закреплены пружины 11 с длиной, не выходящей за пределы вентиляторного колеса, и с формой, соответствующей форме лопаток (Фиг. 3), полый конус 12 с отверстием в вершине, закрепленный под центробежным вентиляторным колесом 7 днищем вверх, и патрубок 13 выпуска частиц.
Аэродинамический смеситель работает следующим образом. Потоки воздуха с взвешенными в нем отдельными компонентами смеси одновременно засасываются за счет создания разрежения лопатками 10 центробежного вентиляторного колеса 7 через входные патрубки 5, установленные к камере смешивания 4 шарнирно, которые направляют материал внутрь камеры смешивания 4 в различные стороны. В рабочей камере 4 потоки воздуха с взвешенными в нем компонентами смеси приобретают вращательное движение, что приводит к смешиванию компонентов смеси. Винтообразный поток сыпучей смеси за счет разрежения и силы тяжести поступает на вращающиеся лопатки 10 центробежного колеса 7. Здесь происходит дополнительное смешивание компонентов смеси благодаря криволинейной форме лопаток 10 и дисков 8, 9 вентиляторного колеса 7 и пружин 11. Далее смешиваемые материалы отбрасываются вместе с воздухом к внутренней закругленной поверхности крышки 2, а затем в конический корпус 1. В коническом корпусе 1 устройства под действием вихревого потока, образованного формой крышки 2, центробежных сил, сил трения и тяжести происходит эффективное разделение сыпучей смеси и воздуха. Сыпучая смесь заполняет конический корпус 1 до определенного уровня, который находится ниже полого конуса 12, и выпускается из конического корпуса 1 через патрубок 13. Воздух поступает в конус 12 и удаляется через выходные коробы 3.
Для обеспечения работоспособности аэродинамического смесителя необходимым является условие, что расстояние между дисками 8, 9 вентиляторного колеса 7 на периферии должно быть больше максимального размера частиц смешиваемых материалов для свободного их прохождения. Например, при смешивании сыпучих материалов, где наиболее крупными по размерам из всех компонентов смеси являются зерна пшеницы, с размерами зерен: длина - 6 мм, ширина - 2 мм, толщина - 3 мм, расстояние между дисками вентиляторного колеса на их периферии должно быть больше 6 мм для свободного прохождения зерен пшеницы.
Технико-экономический эффект достигается за счет повышения эффективности процесса смешивания сыпучих кормов и увеличения производительности смесителя.