Смеситель сыпучих материалов
GRANULAR MATERIAL MIXER

Изобретение относится к устройствам для смешивания сыпучих материалов. Смеситель сыпучих материалов предназначен для приготовления сухих сыпучих смесей, в том числе с большим соотношением плотностей частиц смешиваемых компонентов, а также многокомпонентных и с малой концентрацией отдельных компонентов. Смеситель может найти применение в строительном производстве, производстве порошковых красок, сельском хозяйстве и различных отраслях химической промышленности.
Известно устройство для приготовления смеси сыпучих материалов, содержащее горизонтальную эластичную емкость, разделенную на участки хомутами, связанными с кривошипно-шатунным механизмом деформации, патрубки загрузки смешиваемых компонентов и выгрузки смеси, привод вращательного движения (патент РФ №2436622, Бюл. №35 от 20.12.11).
Компоненты смеси через загрузочный патрубок поступают в эластичную емкость. После включения привода, при вращении коленчатого вала попеременно поднимаются и опускаются шатуны с хомутами. При этом участки эластичной емкости совершают сложные колебательные движения в вертикальной и в горизонтальной плоскостях, которые обеспечивают хаотическое движение частиц компонентов и их активное перемешивание. За счет волнообразного движения емкости смесь перемещается к патрубку выгрузки.
К недостаткам смесителя можно отнести низкую долговечность эластичной емкости вследствие знакопеременных нагрузок, которым она подвергается, высокую металлоемкость и сложность привода. Поскольку для обеспечения хаотичного движения частиц компонентов, необходимо задание высоких скоростей привода, смеситель отличается высокой энергоемкостью.
Известен смеситель для сухих и жестких смесей, содержащий горизонтальную эластичную емкость, установленную внутри цилиндрического корпуса, разделенную на участки эксцентрическими кольцами, установленными в корпусе посредством подшипников, связанном с приводом вращательного движения, патрубки загрузки смешиваемых компонентов и выгрузки смеси (патент РФ №2082489, Бюл. №32 от 27.06.97).
Через патрубок загрузки отдозированные ингредиенты поступают в эластичную емкость. При включении привода эксцентриковые кольца подшипников совершают колебательно-круговые движения. Неподвижное закрепление эластичной емкости на подшипниках позволяет получить при вращении корпуса внутри эластичной емкости эффект бегущей волны. При колебаниях эластичной емкости частицы ингредиентов приобретают хаотическое движение, в результате чего происходит активное диспергирование частиц и интенсивное их смешивание. Несмотря на более простой приводной механизм, остальные недостатки вышеописанного устройства (патент РФ №2436622) свойственны и для данного смесителя. К ним можно отнести низкую долговечность эластичной емкости и высокую энергоемкость привода. Также не очень высока эффективность смесителя при смешивания компонентов, отличающихся по физико-механическим характеристикам (крупности и плотностям).
Наиболее близким по конструктивным признакам к предлагаемому является устройство для нанесения оболочек на лекарственные формы, содержащее горизонтальную емкость, выполненную в виде соединенных между собой торообразных эластичных камер, установленных внутри цилиндрического корпуса, связанного с приводом вращательного движения, патрубки загрузки смешиваемых компонентов и выгрузки смеси (патент РФ №979223 Бюл. №24 от 27.08.02).
Данное устройство может быть использовано для смешивания сыпучих материалов. Сыпучие материалы через патрубок загрузки подаются в эластичную емкость и транспортируются к патрубкам разгрузки. При этом компоненты одновременно пересыпаются, происходит их циркуляция и активное перемешивание. Однако в данном устройстве смешивание эффективно лишь для компонентов, близких по своим физико-механическим свойствам (крупности частиц, их плотностям и т.д.). Поскольку при переработке отсутствует перетасовка компонентов, не меняется форма поперечного сечения смеси, то происходит сегрегация компонентов, отличающихся по упомянутым свойствам. По тем же причинам недостаточно велика эффективность устройства при переработке многокомпонентных смесей и смесей с малой концентрацией одного из компонентов.
Задачей, решаемой изобретением, является повышение эффективности процесса смешивания при переработке сыпучих материалов, отличающихся по физико-механическим свойствам частиц и смесей с малой концентрацией компонентов, обеспечение наилучших условий работы смесителя с точки зрения энергозатрат.
Предлагается смеситель сыпучих материалов, содержащий горизонтальную емкость, выполненную в виде соединенных между собой торообразных эластичных камер, связанных с механизмом их радиального деформирования и установленных внутри цилиндрического корпуса, причем в бортах камер выполнены Г-образные надрезы и части бортов отогнуты и зафиксированы под острыми углами к оси камеры, патрубки загрузки смешиваемых компонентов и выгрузки смеси, привод вращательного движения.
На фиг. 1 показан общий вид смесителя и разрез Α-A (см. фиг. 2).
На фиг. 2 показан разрез Б-Б смесителя.
На фиг. 3 показан вид В.
Смеситель сыпучих материалов содержит горизонтальную эластичную емкость, выполненную в виде соединенных между собой торообразных эластичных камер 1, связанных с устройством их радиального деформирования, которое включает плиту 2, связанную с болтами 3 посредством фланцев 4. Камеры установлены внутри цилиндрического корпуса 5 и поджаты крышкой 6. В бортах камер выполнены Г-образные надрезы и элементы 7 бортов отогнуты (в виде лопастей) и зафиксированы под острыми углами к оси камеры с помощью уголков 8. Камеры 1 соединены с патрубком 9 загрузки смешиваемых компонентов и патрубком 10 выгрузки смеси, под которым размещен приемный бункер 11. Цилиндрический корпус 5 установлен на роликах 12, связанных с приводом вращательного движения (не показан).
Смешиваемые компоненты из патрубка загрузки 9 через отверстие в крышке 6 поступают в крайнюю торообразную эластичную камеру 1. При включении привода корпус 5 начинает вращаться вместе с камерой 1 и сыпучие компоненты, находящиеся внутри камеры 1, движутся в режиме переката, то есть поднимаются вверх и, достигнув некоторого уровня, обрушиваются. Перемешивание компонентов происходит преимущественно в потоке обрушения материала. Поскольку эластичные камеры 1 деформированы в радиальном направлении, то при их вращении изменяется радиус кривизны внутренней поверхности, с которой контактирует сыпучий материал. При этом постоянно меняется и форма поперечного сечения сыпучей смеси, что обеспечивает дополнительное, конвективное воздействие на нее. Степень дополнительного (конвективного) воздействия на смесь зависит от величины деформации емкости 1, которая задается устройством радиального деформирования. При закручивании болтов 3 они перемещаются по резьбе корпуса 5. Их осевое перемещение приводит к радиальному перемещению фланцев 4 и плиты 2. При этом плита 2, контактирующая с камерой 1, деформирует ее в радиальном направлении и камера 1 приобретает эллиптическую форму. Степень деформации камеры 1 задается закручиванием болтов 3. Элементы 7, отогнутые с образованием в бортах камер отверстий, проходя через смесь, также оказывают на нее дополнительное перемешивающее воздействие, а также захватывают часть смеси и направляют ее через эти отверстия в следующую торообразную эластичную камеру, внутри которой процесс смешивания повторяется. Механизмы процессов смешивания сыпучих компонентов в камерах аналогичны. Готовая смесь выгружается из последней камеры через патрубок 10 в бункер 11. Расход компонентов и производительность смесителя определяются величиной угла наклона элементов 7 к продольной оси камеры.
Использование в смесителе нового сочетания конструктивных элементов обеспечивает повышение эффективности процесса смешивания при переработке компонентов с различающимися физико-механическими свойствами и компонентов с малыми концентрациями.
Применение устройства радиального деформирования эластичных камер при их вращении приводит к изменению радиуса кривизны внутренней поверхности, контактирующей с сыпучим материалом. При этом происходит постоянное изменение формы поперечного сечения сыпучей смеси и дополнительное конвективное воздействие на смесь. В результате повышается эффективность смесителя при переработке смесей, склонных к сегрегации по физико-механическим свойствам частиц компонентов и смесей с малыми концентрациями. Использование вспомогательных элементов, отогнутых из бортов эластичных камер, приводит также к дополнительному конвективному перемешиванию смеси. При этом обеспечивается простота конструкции смесителя, отпадает необходимость изготовления лопастей, их монтажа внутри рабочей камеры.
Кроме того, при деформации рабочей камеры растут энергозатраты на перемешивание смеси, не оправданные в случае смешивания компонентов близких по своим свойствам. В этом случае снижение энергозатрат может быть достигнуто уменьшением степени деформации камеры с помощью болтов 3 устройства деформации.