ЦЕНТРОБЕЖНО-ЛОПАТОЧНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ

Полезная модель относится к центробежно-лопаточным машинам для приготовления композиционных смесей в порционном режиме, например, формовочных и стержневых смесей в литейном производстве, а также для смесей других производств в абразивном, строительном, резин, горнометаллургическом, а также в сельском хозяйстве, пищевой и фармацевтической промышленности.
g
g
0,5
Известны центробежно-лопаточные машины для приготовления стержневых и формовочных смесей в литейном производстве, например, Афанасьев, А.Г. Кандидатская диссертация. «Разработка и анализ способа приготовления формовочных и стержневых смесей в центробежно-лопаточном смесителе» - Рыбинск: РГАТА, 2005. - 205 с. Смеситель выполнен в виде приводной цилиндрической рабочей камеры с установленной в ней неподвижно параллельно оси камеры лопаткой. При вращении камеры с радиусом r со скоростью ω, создающей гравитационный коэффициент K более 10 (ω=(gK/r)) доза материала из зернистых пылевидных, вязких и жидких компонентов срезается лопаткой и при движении по ней перемешивается.
Недостаток аналога: затрудненное удаление готовой смеси из камеры.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является смеситель по патенту на полезную модель «Центробежно-лопаточный смеситель» RU 169721, МПК В22С 5/04, от 14.03.2016, в котором смешивание дозы материалов выполняется во вращающейся вокруг собственной оси цилиндрической рабочей камере, к корпусу машины присоединена неподвижная лопатка, выполняющая функции перемешивания. Перемешивание происходит при последовательном прохождении материала в камере при каждом ее обороте через зоны: сжатия центробежной силой на стенке камеры, срезания лопаткой, движения по лопатке, полета от лопатки к стенке камеры.
Недостаток: наличие зоны на переходе от крышки к стенке камеры, из которой затруднено извлечение смесей после приготовления.
Технический результат выражается в получении высококачественных свойств смесей за счет особенности машины данной конструкции, удобстве использования конструкции.
л
к
кр
к
кр
кр
к
Технический результат достигается тем, что в центробежно-лопаточном смесителе, содержащем корпус, крышку с отверстием, приводную цилиндрическую рабочую камеру с гладкой внутренней поверхностью, установленную на валу двигателя, размещенную внутри рабочей камеры рабочую лопатку с режущей кромкой, геометрия которой повторяет внутреннюю конфигурацию рабочей камеры, рабочая камера выполнена с переходом от цилиндрической части к крышке в виде усеченного конуса с углом конусности α больше угла обрушения θα>0=π/4+ϕ/2, где ϕ - угол внутреннего трения материала смеси, при этом ось поворота лопатки смещена относительно оси камеры на расстояние r=(0,5…0,6), (R-r), где R - радиус полости камеры, r - радиус отверстия в крышке; радиус отверстия в крышке составляет r=(0,4…0,5)R; геометрия режущей кромки рабочей лопатки повторяет внутреннюю конфигурацию рабочей камеры.
Извлечение готовой смеси из камеры достигается при снятой крышке совместно с лопаткой и опрокидывании смесителя на 180°. При этом смесь свободно и полностью ссыпается в поставленную расходную емкость т.к. угол конусности стенки рабочей камеры в сторону выходного отверстия больше угла обрушения смеси.
Устройство поясняется рисунком: На фиг. показан вертикальный разрез машины.
л
к
кр
к
к
л
к
кр
кр
к
Смеситель приводится в действие двигателем 1 и смонтирован на плите 2; настойках 3 закреплена верхняя плита 4, к которой резьбовыми соединениями 5 присоединяется крышка 6 рабочей камеры 7. Камера 7 установлена на валу 8 двигателя 1. Вал 9 соединен с кронштейном 10, к которому прикреплена рабочая лопатка 11, имеющая режущую кромку 12, которая имеет геометрию, повторяющую внутреннюю конфигурацию рабочей камеры 7 с зазором 0,1…0,5 мм. Лопатка 11 имеет рукоятку 13 для поворота вокруг оси, размещенной параллельно оси рабочей камеры, причем ось поворота лопатки сдвинута относительно оси камеры на расстояние r=(0,5…0,6)(R-r).Рукояткой 13 вал 9 поворачивает лопатку 11 на 180° для свободного съема крышки 6 и удаления лопатки 11 из рабочей камеры 7 после приготовления порции смеси для извлечения смеси из рабочей камеры 7. Рабочая камера 7 с радиусом полости R имеет гладкую внутреннюю поверхность и переход от цилиндрической части к дну камеры, выполненные в виде галтелей с радиусом r=h(0,1…0,5) от h - высоты камеры, ось поворота лопатки сдвинута относительно камеры на расстояние r=(0,5…0,6)(R-r). На верхнем конце вала 9 выполнена резьба для закрепления вала 9 рукояткой 14 в рабочем положении лопатки 11. В крышке 6 выполнено отверстие 15 для загрузки ингредиентов смеси по ходу ее приготовления, отверстие для крышки в камере имеет радиус r=(0,4…0,5)R.
кр
к
кр
Центробежно-лопаточный смеситель работает в следующем порядке. При открытой крышке 6 в рабочую камеру 7 загружают ингредиенты смеси. Рабочую камеру закрывают крышкой 6, крышку 6 закрепляют резьбовыми соединениями 5, лопатку 11 устанавливают в рабочее положение рукояткой 14 и закрепляют резьбовым соединением 5 и рукояткой 14. Включают двигатель, при вращении рабочей камеры 7 ингредиенты смеси разгоняются силами трения и прижимаются центробежными силами к ее боковой поверхности. Разогнавшаяся смесь уплотняется в процессе движения, а затем попадает на неподвижную лопатку 11. Лопатка 11 отделяет смесь от поверхности рабочей камеры 7 и направляет в другие зоны рабочей емкости. Это обеспечивает взаимодействие компонентов, и перемешивание слоев смеси. Загрузка компонентов смеси в рабочую камеру 7 может быть выполнена и по ходу приготовления смеси во вращающуюся камеру через отверстие 15 в крышке 6. Происходит приготовление смеси. При завершении процесса смешивания двигатель отключают, рукояткой 13 (поворотом влево) освобождают лопатку 11 от фиксации, рукояткой 14 поворачивают вал 9 на 180°, освобождают крышку 6 резьбовыми соединениями 5 и снимают крышку 6 с плиты 4. Готовую смесь извлекают из рабочей камеры (методом высыпания смеси из камеры при перевороте смесителя на 150-180°), загружают новую порцию ингредиентов и повторяют технологический процесс. Для уменьшения трения по задней поверхности лопатки и обеспечения перемешивания всего объема смеси режущая кромка лопатки, параллельная оси вращения, устанавливается с зазором, меньшим, чем размер среднего зерна песка смеси. В ходе приготовления смеси отсутствуют застойные зоны обрабатываемой дозы ввиду наличия галтели в рабочей камере в зоне перехода от цилиндрической стенки к плоской стенке (дну). Так как съемная часть крышки имеет радиус r=(0,4…0,5)R от радиуса камеры, обрабатываемая доза смеси размещается в камере и ее свободная поверхность расположена на радиусе, существенно большем, чем r. Отсюда ясно, что условия для выброса смеси в ходе смешивания из данной камеры отсутствуют.
Таким образом, центробежно-лопаточный смеситель компактен, удобен в эксплуатации, прост по конструкции, надежен в работе, применим для приготовления жидких, сыпучих и вязких композиций, для размола или активации зернистых материалов, для очистки мелких изделий, для обработки холодных и горячих материалов, для работы в управляемой атмосфере (по составу и давлению газов).