Смеситель
MIXER

Изобретение относится к смесительным устройствам и может быть использовано для приготовления смесей.
Известен центробежный смеситель (патент RU 2505349 C1, B01F 7/18, 2012 г.), содержащий цилиндрический корпус с основанием, приводной вал с цапфой и закрепленными на ней криволинейными лопастями, содержащий две криволинейные отражательные лопасти, закрепленные симметрично на цапфе и обращенные выпуклой поверхностью по направлению вращения приводного вала и две криволинейные подрезающие лопасти, закрепленные симметрично на торцах кронштейна, осевая линия которого расположена перпендикулярно горизонтальной осевой линии расположения отражательных лопастей, а подрезающие лопасти образуют своей выпуклой поверхностью острый угол с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса смесителя, при этом ближняя к оси вращения кромка подрезающей лопасти и дальняя от оси вращения кромка отражательной лопасти совершают свое движение вокруг оси вращения по окружности с одинаковым радиусом. Центробежный смеситель дополнительно содержит на приводном валу цапфу с двумя отражательными лопастями, установленными перпендикулярно по отношению к основным отражательным лопастям. Высота отражательных и подрезающих лопастей составляет 20% от высоты внутренней образующей цилиндрического корпуса смесителя.
Основными недостатками этого устройства являются сложность конструкции и низкая эффективность смешивания, обусловленная интенсификацией смешивания частиц лишь в малых объемах, что ведет к сегрегации смеси и повышению времени смешивания, также недостатки обусловлены отсутствием возможности непрерывного контроля качества получаемой смеси в процессе ее приготовления.
Известен смеситель (SU 1664384 A1, МПК B01F 7/16, 1988 г.) содержащий емкость, в которой размещен вращающийся вертикальный вал с двумя ярусами лопаток и отражатель, расположенный между лопатками и закрепленный на торцах лопаток верхнего яруса, которые установлены под углом к горизонтальной плоскости. Отражатель выполнен в виде втулки, выступающей над лопатками верхнего яруса на величину не менее 0,01 ее длины, при этом лопатки нижнего яруса с противоположным наклоном относительно горизонтальной плоскости, а участок вала между лопатками выполнен с расширяющимся вниз поперечным сечением.
Недостатками устройства являются сложность конструкции, возможность сегрегации в результате малой вовлеченности материала я в процесс смешивания, также недостатки обусловлены отсутствием возможности непрерывного контроля качества получаемой смеси в процессе ее приготовления.
Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству является смеситель (патент RU 2743924 C1, МПК B01F 7/16, 2020 г.) содержащий корпус с цилиндрической частью, привод, вал, на котором жестко крепится мешалка, корпус в верхней и нижней частях цилиндрической части выполнен в виде усеченного конуса, при этом составная лопастная мешалка установленная на дне корпуса ответна внутренней поверхности усеченного конуса и установлена с возможностью ее вращения на валу, в средней его части жестко закреплена через ступицу вторая мешалка выполненная в виде двух одинаковых лопастей, на расстоянии 1/3 их длины от вала шарнирно закреплены рычаги одинаковой длины, противоположные концы которых шарнирно закреплены на втулке, с возможностью ее перемещения по валу, при этом между ступицей и втулкой установлена пружина сжатия, а в верхней части усеченного конуса выполнено отверстие в котором установлен загрузочный патрубок, внутри которого установлен датчик влажности загружаемого материала.
Недостатки этого устройства обусловлены отсутствием возможности непрерывного контроля качества получаемой смеси в процессе ее приготовления, а также нежелательным измельчением и возникновением пыления материала при интенсивном истирании частиц ввиду наличия встречных потоков материала.
Технической задачей предлагаемого изобретения является получение высококачественных смесей путем обеспечения непрерывного контроля качества получаемой смеси в процессе ее приготовления
Техническая задача решается за счет того, что в смесителе содержащем корпус с цилиндрической частью, нижняя часть которого выполнена в виде усеченного конуса, привод , вал, на котором через ступицу жестко закреплена лопастная мешалка, установленная на дне корпуса с возможностью ее вращения на валу, на котором с возможностью перемещения по нему установлена втулка, на которой шарнирно закреплены рычаги одинаковой длины, между втулкой и ступицей размещена пружина сжатия, а в верхней части корпуса выполнено отверстие, в котором закреплен загрузочный патрубок с датчиком влажности загружаемого материала, мешалка выполнена в виде двух пар лопастей установленных под прямым углом друг к другу, при этом поверхности лопастей расположены под углом 45° к горизонтальной плоскости, с разворотом поверхностей лопастей каждой пары на 180° относительно друг друга, при чем верхние кромки одной пары лопастей шарнирно закреплены с рычагами, а на наружной поверхности цилиндрической части корпуса через окошко в нем, установлен датчик-анализатор ближнего инфракрасного спектра.
Предлагаемое устройство поясняется чертежами:
Фиг 1 - схематично изображен смеситель,
Фиг 2 - схематично изображено расположение лопастей мешалки (разрез А-А).
Смеситель, содержащий корпус 1 с цилиндрической частью 2, нижняя часть которого выполнена в виде усеченного конуса 3, привод 4, вал 5. На валу 5 через ступицу 6 жестко закреплена лопастная мешалка 7, установленная на дне корпуса 1 с возможностью ее вращения на валу 5, на котором с возможностью перемещения по нему установлена втулка 8, между которой и ступицей 6 размещена пружина сжатия 9. В верхней части корпуса 1 выполнено отверстие 10, в котором закреплен загрузочный патрубок 11 с датчиком влажности 12 загружаемого материала. Лопастная мешалка 7 выполнена в виде двух пар лопастей 13, расположенных под прямым углом друг к другу. При этом поверхности лопастей 13 расположены под углом 45° к горизонтальной плоскости, с разворотом поверхностей лопастей 13 каждой пары на 180° относительно друг друга Одна пара лопастей 13 шарнирно закреплена со ступицей 6 и через рычаги 14, одинаковой длины, шарнирно соединенные как со втулкой 8, так и с верхними кромками 15 лопастей 13. На наружной поверхности цилиндрической части 2 корпуса 1 через окошко 16 в нем установлен датчик-анализатор ближнего инфракрасного спектра 17.
Смеситель содержит блок управления 18 закрепленный на раме 19 и электрически соединенный с дозирующим устройством 20, датчиком влажности 12 и датчиком анализатором ближнего инфракрасного спектра 17. При этом блок управления 18 управляет частотой вращения привода 4.
Смеситель работает следующим образом.
В блоке управления 18 задается программа учитывающая влажность загружаемого материала, учитывающая целевые спектры, получаемые датчиком-анализатором ближнего инфракрасного спектра 17, соответствующие требуемой степени однородности смеси и управляющая частотой вращения привода 4 в зависимости от физико-механических свойств смешиваемого материала.
Блок управления 18 подает сигнал дозирующему устройству 20 на осуществление загрузки смешиваемого материла после чего компоненты смешиваемого материала поочередно загружаются в смеситель. Смешиваемый материал загружаясь в смеситель проходит через датчик влажности 12, информация с которого подается на блок управления 18, после чего блок управления 18 осуществляет расчет дозирования по сухому веществу и дает сигнал дозирующему устройству 20 осуществить корректировку подачи смешиваемого материала. После окончания загрузки смешиваемого материала блок управления 18 задает частоту вращения привода 4, который приводит во вращение вал 5, тем самым начиная процесс смешивания.
Диапазон непрерывного изменения частоты вращения вала 5 предопределяется физико-механическими свойствами смешиваемого материала и условием цикличного перемещения одной пары лопастей 13 лопастной мешалки 7 по обозначенной траектории с занятием одной парой лопастей 13 попеременно нижнего и верхнего конечных положений.
В начальные моменты времени смешивания, частота вращения минимальна и одна пара лопастей 13 удерживается в верхнем конечном положении с помощью усилия пружины сжатия 9. Две пары лопастей 13 образуют две дискообразные зоны смещения материала, в результате чего достигается псевдоожижение верхних слоев материала за наиболее короткий промежуток времени. При увеличении частоты вращения вала 5, обеспечивающем рост центробежных сил выше силы давления пружины сжатия 9, происходит перемещение одной пары лопастей 13 в направлении нижнего конечного положения, что обеспечивает вовлечение в процесс псевдоожижения всей толщи материала. После достижения одной парой лопастей 13 нижнего конечного положения и необходимого времени удержания в нем заданного программой в блоке управления 18, частота вращения вала 5 снижается. При этом одна пара лопастей 13 перемещается в направлении верхнего конечного положения под воздействием усилия пружины сжатия 9, усилие которой становится выше, чем результирующая центробежных сил инерции. После достижения одной парой лопастей 13 верхнего конечного положения и необходимого времени удержания в нем заданного программой в блоке управления 18, частота вращения вала 5 увеличивается и с ростом центробежных сил, одна пара лопастей 13 перемещается в направлении нижнего конечного положения. Процесс повторяется до обеспечения требуемой степени однородности смеси.
При достижении требуемой степени однородности смеси датчик анализатор ближнего инфракрасного спектра 17 фиксирует целевые спектры и дает команду на блок управления 18. После чего, блок управления 18 подает сигнал на остановку привода 4 и процесс смешивания прекращается.
Установка поверхностей лопастей под углом 45° к горизонтальной плоскости позволяет обеспечить смещение смешиваемого материала, направляя его вверх, улучшая тем самым циркуляцию смешиваемого материала. Устройство позволяет получать высококачественные смеси путем обеспечения непрерывного контроля качества получаемой смеси в процессе ее приготовления.