СПОСОБ СМЕШЕНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
METHOD OF LOOSE MATERIAL MIXING

Изобретение относится к переработке сыпучих материалов и может быть использовано в химической, строительной, торфоугольной и в некоторых других отраслях промышленности для приготовления сыпучих смесей.
Известен способ смешения сыпучих материалов (пат.России №2329095 Россия, опубл. 20.07.2008, бюл. №20, МПК В01F 3/18), включающий дозирование исходных компонентов, послойную поочередную укладку компонентов между стенками эластичной емкости и вертикальной перегородки, периодическую деформацию емкости в радиальном направлении с двух противоположных сторон и выгрузку готовой смеси.
Перегородка изготовлена в виде вертикальных спиральных лент. Между ними послойно распределяются смешиваемые компоненты, что приводит к увеличению поверхности контакта фаз и росту однородности получаемой смеси. Окончательное смешивание компонентов происходит при периодическом воздействии на них эластичных стенок емкости, деформирующихся при ее вращении.
Однородность смеси, получаемой этим способом, сравнительно невысока из-за незначительного воздействия на слои, расположенные в центре емкости. Кроме того, процесс может быть недостаточно эффективным вследствие незначительности перемешивающего воздействия радиального направления на вертикально расположенные в емкости слои смеси, особенно слои, находящиеся в центральной части емкости.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ смешения сыпучих материалов (Пат. России №2380148 Россия, опубл. 27.01.2010, бюл. №3, МПК В01F 3/18), включающий дозирование исходных компонентов, послойную поочередную укладку компонентов горизонтальными кольцевыми слоями между стенками эластичной емкости и соосной ей кольцевой перегородки, периодическую деформацию емкости приводным устройством и выгрузку готовой смеси.
Однородность смеси, получаемой этим способом, как и в предыдущем способе, снижается из-за сравнительно небольшого воздействия на слои, прилегающие к кольцевой перегородке (интенсивность перемешивающего воздействия падает от периферии к центру емкости). Кроме того, при смешивании некоторых компонентов процесс может быть малоэффективным вследствие незначительности перемешивания (перетасовки) слоев, отстоящих друг от друга по вертикали емкости.
Задачей данного изобретения является повышение эффективности процесса смешивания.
Для решения поставленной задачи предлагается способ смешения сыпучих материалов, включающий дозирование исходных компонентов, послойную поочередную укладку компонентов горизонтальными кольцевыми слоями между стенками эластичной емкости и соосной ей кольцевой перегородки, периодическую деформацию емкости приводным устройством путем возвратно-поступательного перемещения внешнего среза емкости вдоль ее оси и выгрузку готовой смеси.
На фиг.1 показан общий вид устройства для осуществления предлагаемого способа смешения сыпучих материалов.
На фиг.2 показана емкость в момент окончания послойной укладки в нее компонентов. На фиг.3 показана циркуляция компонентов в емкости. На фиг.4 показано начало перегрузки смеси во вспомогательную емкость. На фиг.5 показан момент окончания перегрузки смеси во вспомогательную емкость. На фиг.6 показан момент выгрузки готовой смеси из устройства.
Устройство для осуществления способа смешения сыпучих материалов (фиг.1) содержит эластичную емкость 1, внутренний срез которой закреплен на раме 2, а наружный - связан с приводом возвратно-поступательного движения посредством тросов 3, огибающих шкивы 4 и подвешенную на раме 2 эластичную емкость 5, в нижней части которой установлен затвор 6, также соединенный с приводом возвратно-поступательного движения посредством троса 7, огибающего шкив 8. Устройство также включает (дозаторы) патрубки подачи компонента 9, 10 и транспортер 11.
Первый компонент (А) через один из патрубков 9 поступает в дополнительную емкость 5. При включении привода возвратно-поступательного движения трос 7 перемещает затвор 6 вверх и емкость 5 деформируется с образованием кольцевой впадины, внутри которой располагается компонент А. Эта впадина (деформационная волна) перемещается вверх. Находящийся в ней компонент А равномерно распределяется по окружности, образуя кольцевой слой. Когда впадина (деформационная волна) достигает внутреннего среза емкости 1, находящийся в ней компонент А пересыпается в емкость 1, образуя в ней кольцевой слой. Затем затвор 6 опускается, емкость 5 принимает исходную форму и в нее через патрубок 10 подается компонент Б. Цикл повторяется, и слой компонента Б оказывается в емкости 5 сверху слоя компонента А. После нескольких циклов емкость 1 оказывается послойно загруженной компонентами А, Б (фиг.2). Затем включается привод троса 3, связанного с внешним срезом емкости 1. При перемещении внешнего среза емкости 1 вертикально вверх компоненты, находящиеся в ней, начинают циркулировать в радиальных плоскостях и активно смешиваются (фиг.3). Их движение сходно с движением компонентов в барабанном смесителе с гладким цилиндрическим корпусом. При изменении направления движения привода (движении вниз) меняется направление циркуляции смеси. При увеличении амплитуды свыше определенного значения начинается перегрузка смеси компонентов в камеру 5 (фиг.4), откуда готовая смесь через затвор 6 выгружается на конвейер 11 (фиг.6).
Предлагаемый способ позволяет повысить однородность получаемой смеси за счет выравнивания колебаний концентрации компонентов в емкости в радиальном направлении. Это обеспечивается за счет организации циркуляции (в радиальном сечении) предварительно послойно загруженных смешиваемых компонентов. Сочетание систематического смешивания, обеспечивающего выравнивание концентрации компонентов по окружности кольцевого объема смеси, находящейся в емкости, а также значительно развитой поверхности контакта смешиваемых компонентов в слоях с диффузионным смешиванием (возникающим при циркуляции компонентов в радиальном направлении) позволяет существенно повысить эффективность процесса смешивания.
Пример
Приготовление двухкомпонентной смеси в устройстве с емкостью с внешним диаметром 400 мм, внутренним диаметром 150 мм и начальной высотой 150 мм.
3
3
3
3
3
1
2
Свойства частиц первого компонента: насыпная плотность - 419 кг/м(гранулированный силикагель), средний диаметр частиц - 2,75 мм. Свойства частиц второго компонента: насыпная плотность - 1500 кг/м (речной песок), средний диаметр частиц - 1,25 мм. Объем загрузки Q=10000 см. Объем загрузки компонентов Q=6000 см, Q=4000 см.
3
3
При объеме загрузки слоя 1000 см коэффициент неоднородности смеси, полученной после 10 деформационных циклов эластичной емкости, составляет 7%. При объеме загрузки слоя 500 см коэффициент неоднородности смеси, полученной после 10 деформационных циклов эластичной емкости, составляет 5%.