СМЕСИТЕЛЬ

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для смешения твердых, вязкопластичных и жидких компонентов друг с другом в различных сочетаниях, а именно, к ленточным смесителям и может быть использовано в различных отраслях хозяйства.
Известен смеситель, содержащий корпус с расположенным внутри него валом, к валу посредством спиц, перпендикулярных ему, последовательно прикреплены две смешивающие части одного диаметра. Каждая часть состоит из двух спиральных элементов с противоположной навивкой, JP 2003144885(А).
Недостатком данного смесителя является низкая производительность из-за того, что каждый спиральный элемент имеет протяженность менее одного витка, при этом все витки установлены разрозненно и не связаны друг с другом, что обусловливает плохой массоперенос смешиваемых компонентов. В пространстве около вала образуются застойные зоны материала, на которые спиральные элементы, практически, не воздействует.
Известен смеситель, содержащий корпус с расположенным внутри него валом, к которому посредством спиц прикреплены четыре спиральные ленты - две внешние ленты одного, большего диаметра и две внутренние ленты одного, меньшего диаметра, расположенные внутри внешних спиральных лент. Обе внешние спиральные ленты расположены по всей длине вала, имеют одноименное направление навивки, при этом одна из внешних лент сдвинута на полпериода относительно другой; таким образом внешние ленты образуют двухзаходную спираль. То же относится и к внутренним лентам, WO 2009013761 А1.
Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящей полезной модели. Устройство обеспечивает лучшее в сравнении с JP 2003144885 (А) смешивание материалов в зоне вала благодаря наличию в этой зоне внутренних спиральных лент, однако оно не обеспечивает достаточную интенсивность массопереноса и равномерность распределения смешиваемых материалов по всему объему смесителя. Недостаточная интенсивность массопереноса обусловлена следующим. В проекции на плоскость, параллельную продольной оси вала (фиг.1, 4 WO 2009013761 А1) внешние и внутренние спиральные ленты представляют собой синусоиды, при этом максимумы синусоид, соответствующих внешним и внутренним спиральным лентам, находятся в одной плоскости, перпендикулярной оси вала. Вследствие этого в данной плоскости происходит сужение проходного сечения смесителя и, соответственно, уменьшение интенсивности массопереноса и производительности смесителя.
Поскольку в устройстве-прототипе как внешние, так и внутренние спиральные ленты имеют по всей длине вала и относительно друг друга неизменное направление навивки, смешиваемый материал в процессе всего прохождения через смеситель не меняет траекторию перемещения: поворачивается либо по часовой стрелке, либо против нее в зависимости от направления навивки спиральных лент. Это не позволяет обеспечить равномерное распределение смешиваемых компонентов по всему объему смесителя.
Задачей настоящей полезной модели является увеличение интенсивности массопереноса и повышение равномерности распределения смешиваемых компонентов по всему объему смесителя.
Согласно полезной модели в смесителе, содержащем корпус с расположенным внутри него валом, к которому посредством спиц прикреплены четыре спиральные ленты, из которых две внешние спиральные ленты имеют больший диаметр относительно диаметра двух других, внутренних спиральных лент, расположенных внутри внешних спиральных лент, внешние спиральные ленты расположены последовательно одна за другой вдоль вала и имеют противоположное друг другу направление навивки, внутренние спиральные ленты расположены последовательно одна за другой вдоль вала, имеют противоположное направление навивки как относительно друг друга, так и относительно соответствующей каждой из них внешней спиральной ленты, при этом внутренние спиральные ленты установлены со сдвигом по фазе относительно внешних спиральных лент; спицы или их часть выполнены в виде пластин с заостренными кромками.
Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию «Новизна».
Реализация отличительных признаков полезной модели обусловливает важный технический результат.
Поскольку внутренние спиральные ленты установлены со сдвигом по фазе относительно внешних спиральных лент, максимумы синусоид, соответствующих в боковой проекции внешним и внутренним спиральным лентам, лежат, в отличие от прототипа, в разных плоскостях, перпендикулярных продольной оси вала, благодаря чему не происходит сужение проходного сечения смесителя; в результате увеличивается скорость массопереноса и производительность устройства.
Благодаря тому, что как обе внешние, так и обе внутренние спиральные ленты расположены последовательно одна за другой вдоль вала (а не образуют двухзаходные спирали, как это имеет место в прототипе) и имеют противоположное друг другу направление навивки, и кроме того, внутренние спиральные ленты имеют направление навивки, противоположное направлению навивки соответствующих им внешних спиральных лент, происходит постоянное изменение траектории перемещения смешиваемых материалов в объеме смесителя, которые двигаются по сложной, разновекторной траектории.
Выполнение спиц в виде пластин с заостренными кромками обеспечивает дополнительное измельчение в случае смешивания материалов с крупными фракциями.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг.1 - вид сбоку с вырезом части корпуса;
на фиг.2 - вид сверху;
на фиг.3 - вал со спиральными лентами в аксонометрии;
на фиг.4 - вид по стрелке А на фиг.2.
на фиг.5 - спица, вид спереди;
на фиг.6 - разрез А-А на фиг.5.
Смеситель содержит корпус 1, выполненный в виде открытой сверху емкости; внутри корпуса 1 в подшипниках 2 установлен вал 3. К валу 3 посредством спиц 4 прикреплены спиральные ленты, из которых две внешние спиральные ленты 5, 6 имеют больший диаметр относительно диаметра двух других, внутренних спиральных лент 7, 8.
Лента 7 расположена внутри ленты 5, а лента 8 - внутри ленты 6.
Внешние спиральные ленты 5, 6 расположены последовательно одна за другой вдоль вала 3, при этом ленты 5, 6 имеют противоположное относительно друг друга направление навивки (соответственно, по часовой стрелке и против часовой стрелки, по чертежу). Внутренние спиральные ленты 7, 8 также расположены последовательно одна за другой вдоль вала 3 и имеют противоположное относительно друг друга направление навивки. При этом направление навивки внутренней спиральной ленты 7 противоположно направлению навивки внешней спиральной ленты 5, а направление навивки внутренней спиральной ленты 8 противоположно направлению навивки внешней спиральной ленты 6. Внутренняя спиральная лента 7 установлена со сдвигом «f» по фазе относительно внешней спиральной ленты 5, а внутренняя спиральная лента 8 установлена с таким же сдвигом по фазе относительно внешней спиральной ленты 6.
Спицы 4 могут быть выполнены в виде пластин с заостренными кромками.
1
1
1
1
Максимумы синусоид, соответствующих в проекции внешним и внутренним спиральным лентам, лежат в разных плоскостях (А, Б; А, Б на фиг.1), перпендикулярных продольной оси 9 симметрии вала 3; расстояние между плоскостями А, Б и А, Б равно величине «f» сдвига по фазе внутренних спиральных лент 7, 8 относительно внешних, благодаря чему не происходит сужение проходного сечения смесителя, определяемого просветом между внешними спиральными лентами 7, 8 и поверхностью вала 3.
Корпус 1 установлен на опорных стойках 10. Вал 3 приводится во вращение с помощью привода 11. Разгрузка смесителя осуществляется через разгрузочный патрубок 12 с заслонкой (на чертежах не показана).
Устройство работает следующим образом.
Компоненты, подлежащие смешению, загружаются в корпус 1 смесителя сверху, причем загрузка компонентов может производиться в любом месте по длине смесителя.
Вал 3 при загрузке может вращаться или находиться в неподвижном состоянии. Благодаря тому, что внешние спиральные ленты 5, 6 расположены последовательно одна за другой вдоль оси 9 вала 3 и имеют противоположное друг другу направление навивки и так же последовательно с противоположным направлением навивки расположены внутренние спиральные ленты 7, 8, при этом внутренние спиральные ленты 7, 8 имеют направление навивки противоположное направлению навивки соответствующих им внешних спиральных лент 5, 6, происходит постоянное изменение направления перемещения смешиваемых материалов в корпусе 1.
Движение перемещаемой массы происходит вдоль вала 3 смесителя таким образом, что внешние спиральные ленты 5, 6 смесителя перемещают массу от подшипников 2 к центру смесителя, где происходит выгрузка готового продукта, а внутренние спиральные ленты 7, 8 перемещают массу от центра к подшипникам 2, при этом обеспечивается движение различных слоев перемешиваемой массы в противоположных направлениях.
В результате образуется множество контактных зон, что обеспечивает коэффициент смешивания - не менее 95%; это позволяет достигать высокого качества смешения при сокращении времени смешивания компонентов.
В процессе смешивания активное участие принимают спицы 4, на которых к валу 3 крепятся спиральные ленты (внешние и внутренние); за счет движения спиц 4 в совокупности с движением спиральных лент происходит перемещение слоев материала по сложной разновекторной траектории в горизонтальных, вертикальных и разнонаклонных плоскостях.
Для измельчения крупных фракций материала и комков (образующихся за счет возможного слипания материала) в процессе смешения компонентов, все или часть спиц 4 могут быть выполнены в виде пластин с заостренными кромками.
После окончания смешивания осуществляется процесс выгрузки готового материала через разгрузочный патрубок 12, к которому в процессе выгрузки внешние спиральные ленты 5, 6 перемещают смешанный материал.
Для реализации полезной модели использованы известные материалы и комплектующие изделия. Устройство может быть изготовлено в заводских условиях с применением стандартного оборудования. Опытный образец изделия изготовлен на «Механическом заводе», г.Пушкин, Санкт-Петербург, и испытан на торфопредприятии в Гатчинском районе Ленинградской области. Указанные обстоятельства, по мнению заявителя, обусловливают соответствие полезной модели условию «Промышленная применимость».