Устройство для перемешивания сыпучих материалов
DEVICE FOR MIXING BULK MATERIALS

Изобретение относится к оборудованию химической, пищевой и других отраслей промышленности и предназначено для смешения сыпучих материалов.
Известен смеситель (Авторское свидетельство СССР №1766480, 1992, B01F 9/06), включающий емкость для сыпучего материала, установленную на валу, изготовленную в виде стакана, состоящего из вертикально установленных торцевых крышек, жестко присоединенных к ним двух вертикальных параллельных стенок с наклоненными в разные стороны лопатками, и привод вращения, кинематически связанный с валом. К основным недостаткам смесителя следует отнести сложность его конструктивного исполнения и наличие застойных зон.
Известен смеситель (Авторское свидетельство СССР №1120517, 1987, B01F 9/00), включающий емкость для сыпучего материала, изготовленную в виде V-образного стакана, установленного на горизонтальном валу, и привод вращения, кинематически связанный с валом. К недостаткам данных технических средств, применительно к перемешиванию сыпучих материалов, следует отнести то, что они избыточно энергоемки для исполнения указанных функций.
Наиболее близким к предполагаемому изобретению является устройство для перемешивания сыпучих материалов (Патент РФ №2414289, 2011, B01F 11/00), прототип, включающее емкость для сыпучего материала, изготовленную в виде стакана в плане прямоугольного сечения, состоящего из неподвижно установленного горизонтального дна, жестко присоединенных к дну противостоящих вертикальных параллельных стенок, двух противостоящих подвижных прямоугольных стенок, установленных с возможностью реверсивного перемещения, и привод, кинематически связанный с подвижными стенками. К основным недостаткам данного устройства следует отнести то, что он эффективен, в основном, для перемешивания несвязных зернистых материалов. Его использование для мелкодисперсных сыпучих материалов затруднено отсутствием эффективного поперечного перемешивания и значительными энергетическими затратами на сжатие сыпучего материала и разрушение образовавшихся агломератов.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, сокращение капитальных и энергетических затрат на перемешивание, повышение эффективности продольного и поперечного перемешивания сыпучих материалов.
Решение указанной задачи достигается тем, что предлагается устройство для перемешивания сыпучих материалов, включающее емкость для сыпучего материала, изготовленную в виде стакана в плане прямоугольного сечения, состоящего из неподвижно установленного горизонтального дна, жестко присоединенных к дну неподвижных вертикальных стенок, двух противостоящих подвижных прямоугольных стенок, установленных с возможностью реверсивного перемещения и привод, кинематически связанный с подвижными стенками.
Отличительными признаками заявляемого изобретения является то, что противостоящие подвижные прямоугольные стенки закреплены на горизонтальном дне внутри емкости нижними сторонами с возможностью вращения вокруг неподвижных цилиндрических шарниров, оси шарниров установлены параллельно друг к другу и перпендикулярно к внутренним плоскостям противостоящих неподвижных вертикальных параллельных стенок, подвижные прямоугольные стенки оснащены противовесами, смонтированными под горизонтальным дном, на обращенных друг к другу плоскостях подвижных прямоугольных стенок закреплены парные лопатки, наклоненные в плане в одну сторону, и щеки, смонтированные по периметру верхних и боковых сторон подвижных прямоугольных стенок, в зазоре между цилиндрическими шарнирами установлена прямоугольная разгрузочная заслонка.
На фиг. 1 изображено устройство для перемешивания сыпучих материалов, общий вид; на фиг. 2 - устройство в режиме перемешивания сыпучих материалов; на фиг. 3 - устройство в режиме выгрузки сыпучих материалов; на фиг. 4 - устройство для перемешивания сыпучих материалов, разрез по А-А; на фиг. 5 - вид Б левой подвижной стенки с лопатками и продольными щеками; на фиг. 6 - вид В правой подвижной стенки с лопатками и продольными щеками.
Заявляемое устройство для перемешивания сыпучих материалов включает емкость для сыпучего материала, которая изготовлена в виде стакана прямоугольного сечения, состоящего из неподвижно установленного горизонтального дна 1, четырех соединенных между собой и жестко присоединенных к дну неподвижных вертикальных стенок 2-5. Противостоящие подвижные прямоугольные стенки 6, 7 с помощью цилиндрических шарниров 8, 9 закреплены на горизонтальном дне 1 нижними сторонами с возможностью реверсивного вращательного движения от приводов вращения 10, 11. Оси шарниров 8, 9 параллельны между собой и перпендикулярны к внутренним плоскостям противостоящих вертикальных неподвижных параллельных стенок 2, 3. Подвижные прямоугольные стенки 6, 7 оснащены противовесами 12, 13, смонтированными под горизонтальным дном 1. На обращенных друг к другу поверхностях подвижных прямоугольных стенок 6, 7 закреплены парные лопатки 14, 15, наклоненные в плане в одну сторону, и щеки 16, 17, смонтированные по периметру (границе) верхних и боковых сторон подвижных прямоугольных стенок 6,7. Высота и конфигурация щек 16, 17 выбирается исходя из объема загрузки емкости и физико-механических свойств подлежащих переработке сыпучих материалов. Загрузка сыпучих материалов внутрь емкости осуществляется через патрубок 18, который устанавливается над одной из горизонтально установленных подвижных прямоугольных стенок 6 или 7. Продукты смешения выгружаются из емкости через прямоугольную заслонку 19, которая закреплена одной стороной в дне 1 с помощью цилиндрического шарнира.
Устройство для перемешивания сыпучих материалов работает следующим образом.
Подлежащий переработке сыпучий материал загружается через патрубок 18 внутрь емкости, до этого заслонка 19 должна быть закрыта (установлена в горизонтальном положении), боковые противостоящие подвижные прямоугольные стенки 6, 7 предварительно должны быть повернуты в противоположные друг от друга стороны с помощью приводов вращения 10, 11 и установлены в горизонтальном положении. После загрузки действием привода 10 или 11 одна из подвижных прямоугольных стенок 6 или 7 на которую загружен сыпучий материал, (например, сыпучий материал загружен на подвижную прямоугольную стенку 6) поворачивается вокруг оси своего цилиндрического шарнира 8 в сторону другой подвижной прямоугольной стенки 7 (по направлению движения стрелки часов), поднимая сыпучий материал на некоторую высоту. Далее действием сил тяжести частицы сыпучего материала ссыпаются вниз по рабочей поверхности подвижной прямоугольной стенки 6, одновременно смещаются с помощью парных лопаток 14, 15(в данном случае на периферию подвижной прямоугольной стенки 6) и пересыпаются на поверхность другой подвижной прямоугольной стенки 7. При такой организации движения частицы сыпучего материала перемешиваются как в направлении линии наибольшего ската плоскости, так и в поперечном к ней направлении. Движение подвижной прямоугольной стенки 6 слева направо (вокруг оси цилиндрического шарнира 8 по направлению движения стрелки часов) осуществляется до момента сближения ее с буртом сыпучего материала, ссыпавшегося на горизонтально установленную подвижную прямоугольную стенку 7. Затем подвижная прямоугольная стенка 6 поворачивается вокруг оси своего цилиндрического шарнира 8 с помощь привода вращения 10 против направления движения стрелки часов, устанавливается в горизонтальном положении и включается привод 11, который начинает поворачивать подвижную прямоугольную стенку 7 вокруг оси неподвижного цилиндрического шарнира 9 против направления движения стрелки часов. При этом частицы сыпучего материала совершают движение по рабочей поверхности подвижной прямоугольной стенки 7 аналогичное движению по рабочей поверхности подвижной прямоугольной стенки 6, перемещаясь сверху вниз. Парные лопатки 14, 15, установленные на рабочей поверхности подвижной прямоугольной стенке 7обеспечивают смещение частиц сыпучего материала к середине рабочей поверхности. Движение подвижной прямоугольной стенки 7 против направления движения стрелки часов осуществляется также до момента сближения ее с буртом сыпучего материала, ссыпавшегося на горизонтально установленную подвижную прямоугольную стенку 6. Циклическое вращение подвижных прямоугольных стенок 6, 7 обеспечивает необходимое качество смешения компонентов сыпучего материала, его аэрацию и сыпучесть. Разгрузка емкости от продуктов смешения осуществляется через открытую заслонку 19, (установленную вертикально) путем перемещения к ней сыпучего материала с помощью подвижных прямоугольных стенок 6, 7, которые постепенно устанавливаются в вертикальном положении.
Указанные преимущества предлагаемого устройства для перемешивания сыпучих материалов, по сравнению с известными, обеспечиваются использованием новой совокупностью новых и известных конструктивных элементов.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что противостоящие подвижные прямоугольные стенки закреплены на горизонтальном дне внутри емкости нижними сторонами с возможностью вращения с помощью неподвижных цилиндрических шарниров, оси шарниров установлены параллельно друг к другу и перпендикулярно к внутренним плоскостям противостоящих неподвижных вертикальных параллельных стенок, подвижные прямоугольные стенки оснащены противовесами, смонтированными под горизонтальным дном, на обращенных друг к другу плоскостях подвижных прямоугольных стенок закреплены парные лопатки, наклоненные в плане в одну сторону, и щеки, смонтированные по периметру верхних и боковых сторон подвижных прямоугольных стенок, в зазоре между цилиндрическими шарнирами установлена прямоугольная разгрузочная заслонка.
Использование указанных конструктивных элементов в указанной связи с другими узлами приводит к повышению эффективности процесса перемешивания широкого класса сыпучих материалов путем интенсивного продольного, поперечного и вертикального перемещения слоев сыпучих материалов, а также к сокращению капитальных и энергетических затрат на перемешивание. Устройство наиболее эффективно в гибких производствах с широкой номенклатурой подлежащих переработке сыпучих материалов.
Техническое решение, использованное в прототипе, обеспечивает перемешивание другим способом, а именно, оно достигается путем циклического сжатия и выдавливания срединных слоев сыпучих материалов вверх при сближении вертикальных противостоящих подвижных стенок. Такой принцип перемешивания возможен только для очень узкого класса сыпучих материалов, в основном, для несвязных зернистых материалов. Это объясняется тем, что после каждого цикла сжатия сыпучего материала должен следовать цикл разрушения образовавшихся между подвижными стенками агломератов (брикетов, плиток, комков) в период отвода стенок друг от друга, что не всегда возможно или затруднено. Дело в том, что образовавшийся между стенками агломерат (брикет, плитка, комок) может быть разрушен либо естественным способом (под действием сил тяжести и внутренних сил агломерата), что для большинства сыпучих материалов не представляется возможным, либо принудительно за счет внешнего воздействия и использования дополнительных элементов конструкции.