ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ СМЕШИВАНИЯ СЫПУЧИХ КОМПОНЕНТОВ

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для смешивания сыпучих компонентов и обогащения полученной смеси разными добавками, и может использована в сельском хозяйстве, пищевой, химической и других отраслях промышленности.
Известен горизонтальный смеситель, содержащий смесительную камеру U-образной формы в поперечном сечении, рабочий орган в виде вала с лопастями, установленными по двум встречным винтовым линиям, причем каждая лопасть снабжена скребком, выполненным в виде пластины из упругого материала, ширина которой равна ширине лопасти, а вылет скребка в 1,02…1,04 раза больше радиуса цилиндрической поверхности смесительной камеры [Пат. 99350 Российская Федерация, МПК В04F 7/04. Горизонтальный смеситель / Чернецкая Н.А., Шапошников Ю.А., Войнаш А.С.; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» (АлтГТУ). – № 2010124463/05; заявл. 11.06.2010; опубл. 20.11.2010, Бюл. № 32].
Известный горизонтальный смеситель из-за применения рабочего органа в виде вала с лопастями, установленными по двум встречным винтовым линиям, имеет большую удельную металлоемкость и громоздкость конструкции и, соответственно, высокую стоимость его изготовления, характеризующая низкую экономическую эффективность использования смесителя.
При выполнении технологического процесса данным горизонтальным смесителем в процесс смешивания компонентов корма в смесительной камере U-образной формы в поперечном сечении вовлекаются преимущественно области вдоль лопастей, которые установлены по двум встречным винтовым линиям. В результате этого при подаче компонентов корма в смесительную камеру U-образной формы в поперечном сечении вовлекаются преимущественно области вдоль лопастей, которые установлены по двум встречным винтовым линиям. В результате этого при подаче компонентов корма в смесительную камеру U-образной формы в поперечном сечении в малых дозах не происходит равномерного их распределения по всему объему данной камеры горизонтального смесителя. Это обстоятельство значительно снижает качество приготовленного корма из-за его высокой коэффициента неоднородности, ухудшающее поедаемость его сельскохозяйственными животными.
Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату к предлагаемой полезной модели относится горизонтальный смеситель, содержащий смесительную камеру U- образной формы с загрузочным патрубком, размещенным по центру в верхней части смесительной камеры, и выгрузным патрубком, расположенным по центру дна смесительной камеры, рабочий орган, представляющий собой вал, на котором последовательно закреплены под углом относительно друг друга по крайней мере две одинаковые смешивающие секции, при этом каждая смешивающая секция представляет собой два симметричных относительно оси вала набора ленточных рабочих лопастей, каждый из которых состоит из двух взаимно противоположно навитых ленточных спиралей, одна из которых внешняя и навита по большому диаметру, другая – внутренняя и навита по меньшему диаметру, концы и средняя часть которых закреплены на перпендикулярных оси вала спицах, и скребка в виде планки с резиновой накладкой, закрепленной на концах крайних спиц, причем планка установлена под углом так, что конец планки у периферии корпуса движется с опережением конца планки у центра корпуса, а резиновая накладка планки сопрягается с корпусом смесительной камеры [Пат. 125884 Российская Федерация, МПК В01F 7/00. Горизонтальный смеситель / Сергеев А.Г., Гаринова Т.А., Ступин И.В.; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «Доза Агро». – № 2012142027/05; заявл. 02.10.2012; опубл. 20.03.2013, Бюл. № 8] – прототип.
Выполнение в известном устройстве рабочего органа в виде вала, на котором последовательно закреплены под углом относительно друг друга по крайней мере две одинаковые смешивающие секции с набором ленточных рабочих лопастей, значительно уменьшает металлоемкость конструкции по сравнению с аналогом.
Однако в смесительной камере известного устройства компоненты комбикорма за счет перемещения внешними ленточными спиралями в одном направлении, а внутренними – в обратном направлении, перемешиваются активно только в области стенки смесительной камеры U- образной формы. В области вала рабочего органа перемешивание компонентов комбикорма не осуществляется, из-за которого происходит образование застойной зоны в области центра смесительной камеры, что обусловливает по всему объему смесительной камеры уменьшение времени для образования однородной структуры готового продукта, необходимой для получения качественного корма сельскохозяйственным животным. Это обстоятельство снижает пропускную способность (производительность) горизонтального смесителя.
Далее, скребка в виде планки с резиновой накладкой, закрепленной на концах крайних спиц и установленная под углом так, что конец ее у периферии корпуса смесительной камеры движется с опережением конца планки у центра корпуса смесительной камеры, обеспечивает перемещение готового продукта в направлении ее центра для разгрузки через выгрузной патрубок только по дну смесительной камеры U- образной формы. Интенсивного перемещения готового продукта от боковых стенок смесительной камеры в направлении ее центра в области вала рабочего органа смешивающих секций не происходит. Вследствие этого значительно увеличивается время полной выгрузки приготовленного корма из смесителя через выгрузной патрубок, расположенный по центру дна смесительной камеры, влекущее также повышение удельных энергозатрат технологического процесса.
Кроме того, в горизонтальном смесителе отсутствие устройства дозированной подачи и контроля объема подаваемых жидких компонентов корма в смешивающие секции не позволяет получение качественного однородного кормового продукта для улучшения поедаемости его сельскохозяйственными животными или кормового продукта необходимого состава согласно групповым особенностям животных: например, для телят, дойных нетелей или быков на откорме.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что у известного горизонтального смесителя, содержащего смесительную камеру U-образной формы с загрузочным патрубком, размещенным по центру в верхней части смесительной камеры, и выгрузным патрубком, расположенным по центру дна смесительной камеры, рабочий орган, представляющий собой вал, на котором последовательно закреплены под углом относительно друг друга по крайней мере две одинаковые смешивающие секции, при этом каждая смешивающая секция представляет собой два симметричных относительно оси вала набора ленточных рабочих лопастей, каждый из которых состоит из двух взаимно противоположно навитых ленточных спиралей, одна из которых внешняя и навита по большому диаметру, другая – внутренняя и навита по меньшему диаметру, концы и средняя часть которых закреплены на перпендикулярных оси вала спицах, и скребка в виде планки с резиновой накладкой, закрепленной на концах крайних спиц, причем планка установлена под углом так, что конец планки у периферии корпуса движется с опережением конца планки у центра корпуса, а резиновая накладка планки сопрягается с корпусом смесительной камеры, на валу рабочего органа смешивающих секций закреплены ленточные витки шнека, направленные к центру смесительной камеры, в верхней части которой над смешивающими секциями установлены форсунки центробежного типа, сообщенные через магистральный трубопровод, оборудованный расходомером и манометром, с расходной емкостью с размещенным в ней насосом и трубопроводом сброса избыточного давления.
В результате анализа литературных источников не обнаружено идентичного выполнения предлагаемой разработки. При этом отличительные от прототипа признаки придают заявленной совокупности новые свойства, проявляющиеся в положительном эффекте.
Установка на валу рабочего органа смешивающих секций ленточных витков шнека обеспечивает активное перемешивание компонентов комбикорма в области вала смесителя, что исключает образование застойной зоны в области центра смесительной камеры и обусловливает уменьшение времени для образования однородной структуры готового продукта, необходимой для получения качественного корма сельскохозяйственным животным.
Кроме того, применение на валу рабочего органа смешивающих секций ленточных витков шнека, направленных к центру смесительной камеры, также способствует снижению времени полной выгрузки приготовленного корма из смесителя через выгрузной патрубок, расположенный по центру дна смесительной камеры, за счет интенсивного перемещения готового продукта от боковых стенок смесительной камеры в направлении ее центра, чем достигается также снижение удельных энергозатрат технологического процесса.
Применение форсунок центробежного типа, установленных над смешивающими секциями, позволяет подачу жидких компонентов корма равномерно и послойно по всему объему смесительной камеры, обусловливающее получение за счет перемешивания с другими компонентами комбикорма однородного кормового продукта, значительно улучающее поедаемость его сельскохозяйственными животными.
Сообщение форсунок центробежного типа через магистральный трубопровод, оборудованный расходомером, позволяет контролировать требуемый объем подаваемых жидких компонентов корма в смешивающие секции для получения однородного кормового продукта необходимого состава согласно групповым особенностям животных: например, для телят, дойных нетелей или быков на откорме.
Оборудование магистрального трубопровода манометром позволяет контролировать рабочее давление в системе подачи жидких компонентов корма в смешивающие секции и следить за засорением форсунок центробежного типа, что исключает получение некачественного кормового продукта.
При наличии у горизонтального смесителя расходной емкости с размещенным в ней насосом обеспечивается подача по магистральному трубопроводу через форсунки центробежного типа в смешивающие секции жидких компонентов корма постоянной концентрации, чем достигается получение кормового продукта требуемого состава.
Трубопровод сброса избыточного давления, размещенный в расходной емкости, позволяет продлить срок службы магистрального трубопровода и насоса за счет исключения гидравлических ударов и сброса давления при его повышении до критических значений в системе подачи жидких компонентов корма в смешивающие секции.
В итоге при работе предлагаемого устройства достигается положительный эффект, превосходящий эффект прототипа. Новая совокупность заявляемого устройства, обеспечивающая получение положительного эффекта обладает существенными отличиями.
На фиг. 1 представлена общая схема горизонтального смесителя, на фиг. 2 – общий вид рабочего органа горизонтального смесителя, на фиг. 3 – общий вид горизонтального смесителя.
Горизонтальный смеситель содержит смесительную камеру 1 U-образной формы с загрузочным патрубком 2, размещенным по центру в верхней части смесительной камеры 1, и выгрузным патрубком 3, расположенным по центру дна смесительной камеры 1, рабочий орган, представляющий собой вал 4, на котором последовательно закреплены под углом относительно друг друга по крайней мере две одинаковые смешивающие секции 5 и 6. Каждая смешивающая секция 5 и 6 представляет собой два симметричных относительно оси вала 4 набора ленточных рабочих лопастей. Набор ленточных рабочих лопастей состоит из двух взаимно противоположно навитых ленточных спиралей, одна из которых внешняя 7 и навита по большому диаметру, другая – внутренняя 8 и навита по меньшему диаметру, концы и средняя часть которых закреплены на перпендикулярных оси вала 4 спицах 9, и скребка 10 в виде планки с резиновой накладкой, закрепленной на концах крайних спиц 9. Резиновая накладка скребка 10 сопрягается с корпусом смесительной камеры 1. На валу 4 рабочего органа смешивающих секций 5 и 6 закреплены ленточные витки 11 шнека, которые направлены к центру смесительной камеры 1. Рабочий орган, представляющий вал 4, приводится во вращательное движение мотор-редуктором 12. В верхней части смесительной камеры 1 над смешивающими секциями 5 и 6 установлены форсунки 13 и 14 центробежного типа, сообщенные через магистральный трубопровод 15, оборудованный расходомером 16 и манометром 17, с расходной емкостью 18 с размещенным в ней насосом 19 и трубопроводом 20 сброса избыточного давления. Магистральный трубопровод 15 снабжен запорным краном 21.
Горизонтальный смеситель работает следующим образом.
Включают мотор-редуктор 12 для привода во вращательное движение рабочего органа, представляющего вал 4. Затем через загрузочный патрубок 2 смешиваемые компоненты комбикорма подаются в центр смесительной камеры 1. Одновременно с этим насосом 19 из расходной емкости 18 по магистральному трубопроводу 15 через форсунки 13 и 14 центробежного типа подаются жидкие компоненты корма в смешивающие секции 5 и 6. Контроль рабочего давления в магистральном трубопроводе 15 осуществляется манометром 17. При засорении форсунок 13 и 14 центробежного типа происходит сброс избыточного давления из магистрального трубопровода 15 перетеканием жидких компонентов корма по трубопроводу 20 обратно в расходную емкость 18. В смесительной камере 1 компоненты корма за счет перемещения внешними 7 ленточными спиралями в одном направлении, а внутренними 8 – в обратном направлении, перемешиваются. В области вала 4 рабочего органа перемешивание компонентов корма осуществляется ленточными витками 11 шнека. В результате этого происходит интенсивное и равномерное смешивание компонентов корма по всему объему смесительной камеры 1. Ленточные витки 11 шнека, установленные на валу 4 рабочего органа, осуществляют перемещение готового продукта от боковых стенок центральной области смесительной камеры 1 в направлении ее центра. Скребка 10 в виде планки с резиновой накладкой, закрепленной на концах крайних спиц 9 и установленная под углом так, что конец ее у периферии корпуса смесительной камеры 1 движется с опережением конца планки у центра корпуса смесительной камеры 1, обеспечивает подачу готового продукта по дну смесительной камеры 1 в направлении ее центра, где располагается выгрузной патрубок 3. После окончания цикла смешивания поступление жидких компонентов корма в смешивающие секции 5 и 6 перекрывается запорным краном 21, а далее открывается заслонка выгрузного патрубка 3 и готовая смесь поступает в мешки для последующей транспортировки и скармливания корма животным.
Испытания разработанного горизонтального смесителя показали, что при одинаковых условиях работы прототипа и заявляемой полезной модели (составе многокомпонентной смеси, равном объеме загрузки смесителя и достигаемой однородности кормовой смеси 95%) у предлагаемого горизонтального смесителя общее время цикла на процесс смешивания компонентов корма уменьшается на 22%, а время выгрузки готового продукта снижается на 30%, вследствие которых повышается пропускная способность (производительность) на 24%. При этом у предлагаемого горизонтального смесителя снижаются удельные энергозатраты на приготовление 1 тонны кормового продукта на 24%.
Преимуществом предлагаемой полезной модели по сравнению с прототипом является сокращение времени и повышение эффективности перемешивания компонентов корма, а также повышение пропускной способности (производительности) и снижение удельных энергозатрат при приготовлении кормов сельскохозяйственным животным.