СПОСОБ СМЕШЕНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR MIXING OF LOOSE MATERIALS AND DEVICE FOR ITS REALISATION

Изобретение относится к способу смешения сыпучих материалов, например компонентов агломерационной шихты при подготовке к спеканию, и предназначено для использования преимущественно в черной металлургии.
Способ подготовки агломерационной шихты [1], включающий дозирование компонентов и смешивание их в барабанном смесителе, по информации принят за прототип при разработке предлагаемого способа смешения сыпучих материалов. Сыпучая смесь после поступления в полость вращающегося барабана в зависимости от относительной скорости последнего перемещается в режиме переката или водопадном режиме (рис.IХ.4 г, д) [1]). Оптимальным технологическим режимом барабанных смесителей считается водопадный режим.
Особенностью водопадного режима (и режима переката) является то, что в поперечном сечении загрузки образуется неподвижная зона (называемая «почкой»). Материал в указанных выше режимах перекатывается в полости барабана, одновременно вращаясь по замкнутым траекториям вокруг центра почки.
Положение траекторий, а следовательно, и распределение материала по крупности частиц в поперечном сечении загрузки определяется углом отрыва материала от обечайки барабана, т.е. углом, при котором восходящий поток материала переходит в ссыпающийся. Угол отрыва отсчитывается от верхней части вертикального диаметра барабана до радиуса, проходящего через точку отрыва на его обечайке.
При пересыпании материала в почке концентрируются частицы определенного размера (обычно, мелкие), т.е. происходит сегрегация материала, что ухудшает качество смешения. Это основной недостаток известного способа смешения.
Для повышения качества смешения в современной практике подготовки агломерационной шихты увеличивают длину барабана смесителя. В некоторых случаях она достигает 40 метров.
Изобретение направлено на повышение качества смешения в барабанных смесителях, а также создание условий для автоматизации технологического процесса смешения.
1
Согласно изобретению эта цель достигается тем, что при недостаточной эффективности смешения угол ссыпания материала увеличивают по сравнению с углом отрыва материала во вращающемся круговом цилиндрическом барабане в пределах α меньше или равно 90° и больше или равно
o
1
o
α(90°≥α≥α),
1
o
где α - угол ссыпания, α - угол отрыва материала в круговом цилиндрическом барабане.
1
o
Конкретная величина превышения α над α определяется экспериментально при отладке технологического процесса.
Более подробно сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг.1 - поперечное сечение загрузки, траектории частиц отдельных фракций смешиваемого материала, центр почки и угол отрыва в круговом цилиндрическом барабане. Здесь 1 - подлежащий смешению материал (загрузка); 2 - обечайка; 3 - траектории частиц отдельных слоев; 4 - центр почки;
на фиг.2 - схема ленточного цилиндрического барабана, поперечное сечение загрузки, зона обрушения и угол ссыпания материала. Здесь 5 - зона диффузионного перемешивания; 6 - цилиндрический ленточный барабан; 7 - приводной ролик; 8 - натяжной ролик; 9 - отклоняющий ролик; 9′ - отклоняющий ролик прямолинейного участка; 10 - торцовые сплошные или кольцевые диски; 11 - прямолинейный участок; 12 - исполнительный механизм; 13 - материал, подлежащий смешению в барабане; 14 - пружинный прижим.
В настоящее время для смешения компонентов агломерационной шихты применяются исключительно круговые цилиндрические барабаны, представляющие собой несколько наклонные к горизонту жесткие полые круговые цилиндры, вращающиеся на опорных роликах. На загрузочном конце компоненты шихты подаются в полость барабана, где при вращении барабана происходит их пересыпание в поперечном сечении и одновременно перемещение вдоль оси барабана. На разгрузочном конце с барабана сходит готовая смесь.
o
o
Подлежащий смешению материал (загрузка) 1 (фиг.1) при вращении барабана поднимается совместно с обечайкой 2 до точки отрыва А, расположенной под углом отрыва α к верхней части вертикального диаметра барабана, и ссыпается вниз.
Траектории частиц отдельных слоев образуют замкнутые кривые 3. В центральной части загрузки внутри траекторий 3 располагается неподвижный относительно сечения загрузки центр почки 4.
Неизменность траекторий отдельных слоев делает практически невозможным обмен частицами смеси между слоями, т.е. делает маловероятным поперечное смешение и, следовательно, качество смешения обеспечивается преимущественно за счет продольного смешения, чем и объясняется большая (до 40 метров) длина барабана.
o
o
1
1
o
1
1
Для разрушения замкнутых траекторий отдельных слоев и создания условий перехода частиц слоя в другие слои материала, а именно в этом и заключается процесс смешения, необходимо организовать ссыпание еще до прихода в точку отрыва А (угол отрыва α), т.е. организовать ссыпание в точке А при значениях угла α больше α. При этом в окрестности точки Атраектории 3 разрушаются и образуется зона 5 диффузионного перемешивания. Изменяя угол α, возможно регулирование качества смешения.
Устройство для дражирования семян [2], содержащее приводной цилиндрический ленточный барабан с отклоняющими роликами, взято за прототип при разработке устройства для осуществления способа.
Устройство для осуществления способа (фиг.2) представляет собой цилиндрический ленточный барабан 6 в виде приводного замкнутого ленточного конвейера с приводным 7, натяжным 8 и отклоняющими роликами 9 и торцовыми сплошными или кольцевыми дисками 10. Диски установлены на собственных подшипниковых опорах (на чертежах не показаны) и приводятся во вращение лентой конвейера.
На поднимающейся ветви ленты конвейера предусмотрен прямолинейный участок 11, отклоняющий ролик 9′ прямолинейного участка снабжен исполнительным механизмом 12, например, в виде червячно-винтового редуктора. На фиг.2 штриховыми линиями показаны два крайних положения ролика 9′ и прямолинейного участка 11.
Материал, подлежащий смешению в барабане, обозначен позицией 13. Натяжной ролик 8 в конкретном случае может быть снабжен пружинным прижимом 14.
o
1
Направление вращения барабана показано стрелками, угловая скорость обозначена буквой ω, угол отрыва - α, угол ссыпания - α, радиус барабана - R, остальные обозначения поясняются при описании работы устройства.
Приводят в движение ленту конвейера 6, одновременно получают вращательное движение и торцовые диски 10. В полость барабана, образованную лентой конвейера 6 и торцовыми дисками 10, подают компоненты подлежащего смешению материала 13, материал увлекается лентой барабана и поднимается на определенную высоту. Высота подъема определяется угловой координатой α точки А сопряжения прямолинейного участка ленты 11 с круговой поверхностью диска 10.
o
o
1
1
o
При α меньше или равно α ленточный барабан идентичен круговому цилиндрическому барабану. Материал под воздействием центробежных сил и сил трения поднимается до точки отрыва А. Здесь центробежные силы уравновешиваются радиальной составляющей силы тяжести, давление материала на обечайку барабана исчезает, и материал отрывается от обечайки барабана и ссыпается вниз. В этом случае угол ссыпания α равен углу отрыва (α равно α, при этом α равно α).
1
o
1
1
1
o
1
При α, больше α материал поднимается до точки А, с которой начинается прямолинейный участок 11 ленты, и, поскольку при прямолинейном движении центробежная сила отсутствует, материал в точке А ссыпается вниз. В этом случае α равно α, при это α больше α, точки А и А совпадают.
В результате траектории 3 (фиг.1) оказываются разорванными и возникает зона 5 диффузионного перемешивания (фиг.2), т.е. возникает поперечное смешение материала, за счет чего и повышается качество смешения.
Изменение точки А (угол α) производится изменением положения отклоняющего ролика 9′ при наладке смесителя с помощью исполнительного механизма 12 или управляющим воздействием на механизм 12 со стороны системы автоматического управления. В последнем случае обеспечивается автоматическое достижение и поддержание качества смешения конкретного материала на оптимальном уровне.
Смеситель может работать в непрерывном или периодическом режиме. В первом случае ось барабана устанавливают наклонно к горизонту по аналогии со смесителем с круговым барабаном, торцовые диски выполняют кольцевыми, и материал проходит вдоль барабана от загрузочного конца до разгрузочного, во втором случае он выполняется со сплошными торцовыми дисками в виде горизонтального ленточного дробеметного барабана с разгрузкой реверсированием направления движения ленты.
Внедрение изобретения позволит автоматизировать технологический процесс и повысить качество подготовки сыпучих смесей.
Источники информации
1. Механическое оборудование заводов цветной металлургии: учебник для вузов. В 3-х частях. Ч.1. Притыкин Д.П. Механическое оборудование для подготовки шихтовых материалов. - М.: Металлургия, 1988, 392 с., § IX.4. Барабанные смесители и окомкователи, с.326…343.
2. Авторское свидетельство СССР №1090398. Устройство для нанесения оболочек на лекарственные формы. В.Н.Сидоров, А.И.Зайцев, А.А.Мурашов и др. - опубл. 07.05.84, Бюл. №17.