Барабанный смеситель
DRUM MIXER

Техническое решение относится к области устройств для смешивания и измельчения различных сыпучих порошкообразных материалов и может найти применение в химической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности.
Известен барабанный смеситель [1], включающий вращающийся барабан, на внутренней поверхности которого по периметру установлены лопасти, при этом расстояние от стенки барабана до свободного конца лопасти для четных и нечетных лопастей различно. Недостатками данного смесителя является неудовлетворительное качество смешивания, наличие застойных зон, длительный цикл смешивания, большие энергетические затраты на единицу готовой смеси.
Известен смеситель [2], содержащий горизонтальный барабан с приводом, снабженный рабочим органом в виде закрепленных на валу барабана лопастей, обращенных попеременно гранями и ребрами к плоскости их вращения. К недостатку данного устройства можно отнести отсутствие горизонтального продольного перераспределения материала в корпусе, что увеличивает время смешивания компонентов и снижает однородность получаемой смеси. Указанный смеситель не обеспечивает приготовление смеси требуемого качества.
Известен аппарат для смешивания пищевых материалов [3], содержащий роторный контейнер, вращающийся на горизонтальной оси, содержащий пару подвижных элементов, установленных внутри контейнера, каждый из которых состоит из перфорированной пластины. Недостатками данного устройства являются: плохое смешивание компонентов смеси около стенок контейнера, со стороны пластин, из-за наличия застойных зон; небольшая рабочая поверхность взаимодействия (контакта) перфорированных пластин с компонентами смеси, не обеспечивающая эффективное перераспределение компонентов смеси внутри контейнера; неудовлетворительное качество получаемой смеси.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является барабанный смеситель [4], содержащий цилиндрический корпус с цапфой и крышкой, вал, на котором установлен корпус, подшипниковую опору, привод, поворотную раму и перемешивающее устройство, состоящее из перекрещивающихся перфорированных перегородок, размещенных внутри корпуса вдоль его оси, закрепленных на крышке и установленных с зазором относительно стенок корпуса. Между перфорированными перегородками установлены неперфорированные перегородки, при этом ширина неперфорированных перегородок меньше, чем перфорированных. К недостатку данного смесителя можно отнести плохое смешивание сыпучих материалов, склонных к образованию агломератов и комкованию.
Предлагаемое техническое решение направлено на усовершенствование конструкции барабанного смесителя. Задачей смесителя является повышение качества получаемой смеси из сыпучих материалов и улучшения условий приготовления смеси. Техническое решение позволит повысить качество получаемой смеси за счет интенсификации процесса смешивания компонентов, измельчения и истирания частиц сыпучих материалов при использовании распределительных устройств в виде перекрещивающихся изогнутых перфорированных лопастей с разной перфорацией, расположенных внутри корпуса смесителя, между которыми находятся мелящие тела, предназначенные для улучшения процесса смешивания за счет измельчения и истирания компонентов смеси.
Предлагаемый барабанный смеситель содержит цилиндрический корпус с цапфой и крышкой, вал, на котором установлен корпус, подшипниковую опору, привод, поворотную раму и перемешивающее устройство, которое состоит из перекрещивающихся перфорированных лопастей, размещенных внутри корпуса и закрепленных на крышке. Перемешивающее устройство установлено с зазором относительно стенок корпуса и расположено вдоль оси корпуса. Лопасти выполнены изогнутыми в направлении вращения корпуса, имеют различную перфорацию и между лопастями расположены мелящие тела в виде шаров, цилиндрических роликов или стержней. Лопасти изогнуты по радиусу, центр которого находится на предыдущей лопасти.
Использование в корпусе смесителя перекрещивающихся перфорированных лопастей, изогнутых в направлении вращения корпуса, расположенных вдоль оси корпуса, позволяет захватывать сыпучую смесь со стенок корпуса и поднимать ее в верхнюю часть корпуса, изменяя траекторию и скорость движения потоков смеси в корпусе смесителя, способствуя интенсивному смешиванию компонентов. Наличие между лопастями мелящих тел в виде шаров, цилиндрических роликов или стержней ускоряет процесс перемешивания компонентов смеси, склонных к образованию агломератов и комков, значительно уменьшая время их смешивания и увеличивая однородность смеси за счет измельчения и истирания частиц сыпучих материалов. Для уменьшения силы удара мелющих тел об изогнутую лопасть, увеличения площади контакта мелющих тел со смесью, находящейся на лопасти, и обеспечения плавного движения, например, шаров по поверхности лопасти, профиль ее выполнен по радиусу с центром на предыдущей лопасти. Изменяя количество перфорированных лопастей, форму лопасти, расположение и размеры отверстий в ней, можно обеспечить оптимальные условия смешивания компонентов приготавливаемой смеси.
Сущность технического решения поясняется чертежами: на фигуре 1 показан продольный разрез корпуса смесителя; на фигуре 2 поперечный разрез А-А корпуса смесителя; на фигуре 3 поперечный разрез А-А корпуса с шестью перфорированными лопастями.
Барабанный смеситель состоит из цилиндрического корпуса 1 с цапфой 2, крышки 3, вала 4, установленного в подшипниковой опоре 5. Смеситель оснащен приводом 6, размещенным на поворотной раме 7. Внутри корпуса 1 вдоль его оси расположены перекрещивающиеся перфорированные изогнутые перегородки 8, 9 и 10, укрепленные на крышке 3 и установленные относительно корпуса с зазором. В перегородках 8, 9 и 10 выполнены отверстия 11. Между перегородками в корпусе 1 расположены шары 12.
Устройство работает следующим образом. При открытой крышке 3 в корпус 1 барабанного смесителя, находящийся в наклонном положении, повернутый крышкой 3 вверх, устанавливаются перегородки 8, 9 и 10, загружаются исходные компоненты и шары 11. Затем корпус 1 закрывается крышкой 3, на которой крепятся перегородки с помощью резьбового соединения, и устанавливается в горизонтальное положение. Включается привод 6, который передает вращение валу 4 и через цапфу 2 корпусу 1. Направление вращения корпуса 1 показано стрелкой на фигуре 2. При вращении корпуса 1 компоненты смеси перемещаются из одной части корпуса в другую, поэтапно проходят через зоны между перегородками 8, 9 и 10 и стенками корпуса 1, а также через отверстия 11 в перегородках, измельчаются и истираются шарами 12, изменяют траекторию движения, перераспределяются по сечению корпуса и интенсивно смешиваются. После достижения требуемой степени однородности смеси вращение корпуса прекращается, корпус устанавливается в наклонное положение крышкой 3 вниз, открывается крышка 3 и производится выгрузка смеси и шаров под действием собственного веса. После окончательной выгрузки смеси из корпуса, шары отделяются от смеси путем рассева на вибросите и цикл технологических операций по приготовлению смеси повторяется.
Использование предлагаемого устройства для смешивания сыпучих материалов обеспечивает, по сравнению с существующими барабанными смесителями, повышение однородности смеси, вследствие интенсивного измельчения, истирания и смешивания компонентов в рабочем объеме корпуса смесителя и периодического разделения смеси на множество потоков с различным направлением и относительной скоростью движения, увеличение производительности смесителя. В настоящее время барабанный смеситель с указанными признаками применяется в научных исследованиях по смешиванию сыпучих порошкообразных материалов и в учебном процессе при проведении лабораторного практикума.
Список литературы, используемый при составлении заявки
1. Авт. свид. СССР №1162471, В01F 9/02, 1985 г.
2. Авт. свид. СССР №715128, В01F 9/02, В28С 5/18, 1980 г.
3. Заявка JPH 03161037, В01F 9/02, 1991 г.
4. Патент РФ №2595659, В01F 9/02, 2016 г.