УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРОАЭРАЦИОННОГО СМЕШИВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к смесеприготовлению, а конкретно к устройствам для смешивания сыпучих материалов, и может быть использована в порошковой металлургии, строительной и других отраслях промышленности.
Известно аэродинамическое устройство для смешивания сыпучих материалов, которое содержит конический корпус, крышку с коробами выхода воздуха, центробежное вентиляторное колесо с лопатками, рабочую камеру, на боковой поверхности которой установлены несколько тангенциальных патрубков для ввода воздуха совместно с компонентами смеси. Тангенциальные патрубки имеют разные диаметры и расположены последовательно по нарастающей от меньшего диаметра к большему на одной горизонтальной плоскости, а высота лопаток центробежного вентиляторного колеса должна быть равна или не меньше наибольшего диаметра всасывающего тангенциального патрубка (патент РФ №2294795, МПК В01F 13/02, 13/18, опубл. 2007.03.10).
Недостатками данного устройства являются:
- неприменимость его к высокодисперсным порошкам вследствие наличия отводных патрубков для выхода воздуха и создания в смесителе требуемого разряжения,
- необходимость установки дополнительного устройства (вентилятора) для создания всасывающего в смеситель эффекта,
- отсутствие возможности разрушать конгломераты.
Также известно устройство (прототип) для смешивания сыпучих материалов, содержащее емкость с сетчатым основанием, вибровозбудитель
и воздухонагнетатель, отличающееся тем, что воздухонагнетатель выполнен в виде гибкой мембраны, установленной под сетчатым основанием, в центре которой крепится резонирующая масса, которая выполнена из набора пластин (патент РФ №2133142, МПК В01F 3/18, 11/00, опубл. 1999.07.20).
Недостатками данного устройства являются:
- неприменимость его к высокодисперсным порошкам вследствие наличия удерживающего порошок сетчатого основания и открытой связи камеры с окружающей атмосферой;
- необходимость установки дополнительного устройства мембраны воздухонагнетателя;
- низкая эффективность пульсирующей воздушной струи из-за уравновешивания давления в подпорошковой и надпорошковой зонах.
Задачей предлагаемого технического решения является создание устройства для перемешивания сыпучих материалов различных по морфологии, химическому и гранулометрическому составу, в том числе высоко и ультрадисперсных.
Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение эффективности и скорости перемешивания, разрушение конгломерационных образований и обеспечение неизменности химического состава смесей.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для виброаэрационного смешивания сыпучих материалов, содержащее смесительную камеру, образованную боковыми стенками, и основанием и вибровозбудитель, отличающееся тем, что в верхней части смесительная камера снабжена герметичной крышкой и установлена на агрегате генерации виброколебаний, боковые стенки камеры выполнены двойными, со свободным пространством шириной 2÷10 мм между ними, а при верхней и нижней кромке внутренней стенки последовательно выполнен ряд отверстий диаметром (d) в 10÷50 раз больше максимального диаметра частицы
сыпучего материала, внутри рабочего пространства камеры установлен клапан, представляющий собой полое тело, по форме повторяющее стенки камеры и сопряженное с внутренней стенкой по легкоходовой посадке, высота которого меньше высоты стенки на 1,5 d, по верхней кромке клапана выполнена коронка с высотой выступов 5÷10d. Указанные признаки устройства:
- конструкция корпуса смесительной камеры в виде двойной стенки с пространством между ними шириной 2÷10 мм, которое выполняет роль газоотводящих каналов;
- выполнение по верхней и нижней кромке внутренней стенки, отверстий диаметром (d) в 10÷50 раз больше максимального диаметра частицы сыпучего материала, обеспечивает свободный проход газов между внутренней полостью камеры и простеночным пространством;
- установка внутрь смесительной камеры клапана, представляющего собой полое тело, по форме повторяющее стенки камеры и сопряженное с внутренней стенкой по легкоходовой посадке, высота которого меньше высоты стенки на 1,5 d, по верхней кромке клапана выполнена коронка, которая обеспечивает проход воздуха при верхнем крайнем положении поршня, с высотой выступов 5÷10d.
Сущность этих признаков заключается в следующем: конструкция корпуса смесительной камеры в виде двойной стенки с пространством между ними шириной 2÷10 мм выполнена для прохождения воздуха из надпорошковой зоны в подпорошковую при движении порошка вверх относительно смесительной камеры.
Последовательный ряд отверстий по верхней и нижней кромкам внутренней стенки выполнен с целью обеспечения прохода воздуха между зоной смешивания и простеночным пространством. Диаметр отверстий (d) в 10÷50 раз больше максимального диаметра частицы сыпучего материала гарантирует отсутствие закупорки их порошковой массой.
Установка внутрь смесительной камеры клапана, представляющего собой полое тело, по форме повторяющего стенки камеры и сопряженного с внутренней стенкой по легкоходовой посадке создает условие получения повышенного давления воздуха в подпорошковой зоне. Его форма и геометрические размеры обеспечивают, при заданных частотах колебаний, согласование движения капана с движением порошковой массы.
На рисунке показана схема устройства для виброаэрационного смешиваеия сыпучих материалов. Устройство состоит из основания 1 и верхней крышки 2, которые через эластичные прокладки 3 опираются на наружную 4 и внутреннюю 5 стенки, герметично запирая смесительную камеру. Внутренняя стенка 5 снабжена последовательными рядами 6 и 7 отверстий для прохода воздуха (газа), выполненных при ее верхней и нижней кромках. Между наружной и внутренней стенкой образуется полость 8 для циркуляции воздуха (газа). Внутри рабочего пространства смесительной камеры 9 установлен клапан 10 снабженный коронкой 11, повторяющий по форме внутреннюю стенку камеры и сопряженный с нею по легкоходовой посадке. Внутри клапана помещается порошковая композиция 12. Устройство устанавливают на виброагрегат, состоящий из станины 13 и вибрационного механизма 14.
Заявляемое устройство для виброаэрационного смешивания высокодисперсных сыпучих материалов, работает следующим образом. Открывают верхнюю крышку 2 смесительной камеры 9, образованной боковыми стенками 4,5 и основанием 1, и внутрь клапана 10 в произвольном порядке засыпают набор смешиваемых сыпучих материалов 12. Затем крышку 2 с помощью эластичных прокладок 3, герметично закрывают и с помощью вибрационного механизма 14, установленного на станине 13, придают смесительной камере колебательные движения в вертикальной плоскости. (Приводим описание одного цикла движения смесительной камеры). При движении смесительной камеры вниз порошковая масса 12 и клапан 10 поднимаются вверх относительно смесительной камеры. При этом
порошковый массив 12 выталкивает воздух (движение воздуха показано стрелками) из зоны над порошком через коронку 11 в отверстия 6 при верхней кромке внутренней стенки 5, по межстенному пространству 8 и через отверстия 7 при нижней кромке воздух перетекает в подпорошковое пространство. При движении смесительной камеры вверх клапан 10, имеющий ограниченный ход, закрывает нижний ряд отверстий 7 во внутренней стенке и движущийся вниз порошок сжимает воздух, который, проходя через пустоты порошкового массива 12, разрушает конгломераты и интенсифицирует взаимное движение частиц сыпучего материала, ускоряя и усиливая процесс перемешивания.
Описанная установка была изготовлена в ГУ Институт металлургии УрО РАН. На ней произведено смешивание металлических порошков: 65 об.% Аl, 35 об% Рb, 5 об% Сu гранулометрический состав соответственно 50÷60 мкм, 3÷5 мкм, 2÷10 мкм и второй состав шихты 80 об.% Сг, 15 об.% NbC, 5 об.% графит гранулометрический состав соответственно 2÷10 мкм, 10÷20 мкм, 20÷60 мкм. После смешивания в заявляемом устройстве в течение 30 секунд получили качественно перемешанную шихту порошков и полное исчезновение конгломератов. Проверка качества перемешивания проводилась визуально, на пробах взятых с разных участков порошкового массива, при шестидесятикратном увеличении. Проверка показала полное отсутствие конгломератов и однородность состава порошковой шихты.