ВОЛНОВОЙ ГОМОГЕНИЗАТОР

Устройство относится к волновым гомогенизаторам жидких, вязких и пастообразных составов и может быть использовано при производстве строительных материалов, в химической, пищевой и других отраслях промышленности.
Известен волновой гомогенизатор, содержащий, установленную на основании, цилиндрическую рабочую камеру с патрубком на крышке, смесительные элементы размещенные внутри камеры, систему загрузки сырья и выгрузки смеси, двигатель крутильных колебаний, жестко соединенный с дном рабочей камеры, привод вращения, блок управления для регулировки частоты вращения и угловой амплитуды двигателя крутильных колебаний и числа оборотов привода вращения.
(см. Патент РФ №138216 кл. B02C 13/14, 2013 г.)
Гомогенизация смеси в корпусе этого устройства осуществляется за счет одновременного колебания корпуса и вращении внутри него смесительных элементов с помощью привода вращения.
Недостаток этого устройства в неудовлетворительном качестве гомогенизации многокомпонентных смесей.
Техническим результатом разработки является улучшение качества гомогенизации смесей.
Указанный технический результат достигается тем, что волновой гомогенизатор, содержащий, установленную на основании, цилиндрическую рабочую камеру с патрубком на крышке, смесительные элементы размещенные внутри камеры, систему загрузки сырья и выгрузки смеси, двигатель крутильных колебаний, жестко соединенный с дном рабочей камеры, привод вращения, блок управления для регулировки частоты вращения и угловой амплитуды двигателя крутильных колебаний и числа оборотов привода вращения, оснащен рамой и щеточно-контактным устройством для подачи питания на двигатель крутильных колебаний, в качестве основания используют пару вертикальных жестко соединенных опор между которыми установлен горизонтальный вал, рама выполнены в виде платформы с парой перпендикулярных ее поверхности стоек, двигатель крутильных колебаний установлен между стойками в подшипниковых опорах, щеточно-контактное устройство установлено на одной из стоек рамы, привод вращения, установлен на платформе рамы и соединен с двигателем крутильных колебаний с помощью ременной передачи, рама закреплена на валу между опорами, а система загрузки сырья и выгрузки смеси включает механизм поворота рамы, установленный на стойке основания и соединенный с валом.
Предпочтительно, чтобы система загрузки сырья и выгрузки смеси включала загрузочный и разгрузочный патрубки, не имеющие кинематической связи с рабочей камерой.
Возможно, также, чтобы система загрузки сырья и выгрузки смеси включала затвор на патрубке на крышке рабочей камеры.
Целесообразно выполнение смесительных элементов в виде шаров.
Также возможно выполнение смесительных элементов в виде выступов со стороны внутренней поверхности рабочей камеры.
Крутильные колебания корпуса позволяют создать в рабочей камере нелинейные волны, синергетически усиливающие эффект гомогенизации исходного продукта, создаваемого за счет вращения рабочей камеры со смесительными элементами.
На фиг. 1 схематически изображен вариант волнового гомогенизатора с системой для загрузки сырья и выгрузки смеси оснащенной загрузочным и разгрузочным патрубками кинематически не связанными с рабочей камерой и со смесительными элементами, выполненными в виде шаров.
На фиг. 2 - вид A на фиг. 1
На фиг. 3 схематически изображен вариант волнового гомогенизатора с системой для загрузки сырья и выгрузки смеси оснащенной затвором на патрубке на крышке рабочей камеры и со смесительными элементами, в виде выступов со стороны внутренней поверхности рабочей камеры.
На фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3
Волновой гомогенизатор в первом варианте исполнения (фиг. 1) содержит, цилиндрическую рабочую камеру 1 с патрубком 2 на крышке, смесительные элементы, выполненные в виде шаров 3 и размещенные внутри камеры, двигатель крутильных колебаний 4, жестко соединенный с дном рабочей камеры, привод вращения 5, блок управления 6 для регулировки частоты вращения и угловой амплитуды двигателя крутильных колебаний и числа оборотов привода вращения, раму 7, щеточно-контактное устройство 8 для подачи питания на двигатель крутильных колебаний, основание в виде пары жестко соединенных вертикальных опор 9 между которыми установлен горизонтальный вал 10 (фиг. 2), при этом рама выполнены в виде платформы 11 с парой перпендикулярных ее поверхности стоек 12, двигатель крутильных колебаний установлен между стойками в подшипниковых опорах 13, щеточно-контактное устройство установлено на одной из стоек рамы, привод вращения, установлен на платформе рамы и соединен с двигателем крутильных колебаний с помощью ременной передачи 14, рама закреплена на валу между опорами, а система загрузки сырья и выгрузки смеси включает механизм поворота рамы 15, установленный на стойке основания и соединенный с валом, и загрузочный и разгрузочный патрубки 16 и 17, соответственно, кинематически не связанные с рабочей камерой, что обеспечивается жестким креплением этих патрубков между собой и к стационарным объектам, не имеющим контакта с рабочей камерой (на чертеже это крепление не показано), а также наличием лабиринтного соединения патрубка на крышке рабочей камеры с разгрузочным патрубком.
Волновой гомогенизатор во втором варианте исполнения (фиг. 3), содержит те же составные части, что и описанный выше. Отличие заключается в том, что система загрузки сырья и выгрузки смеси включает затвор 18 на патрубке на крышке рабочей камеры, а смесительные элементы выполнены в виде выступов 19 со стороны внутренней поверхности рабочей камеры (фиг. 4).
Устройство работает следующим образом.
Цилиндрическую рабочую камеру 1 (фиг. 1) устанавливают в рабочее положение с помощью поворотного механизма 15, при котором ось вращения камеры располагается горизонтально, обеспечивая тем самым удобство загрузки через патрубок 2 смесительных элементов в виде шаров 3, а также подсоединения патрубков для подачи сырья и выгрузки смеси 16 и 17, соответственно. Возможность поворота рабочей камеры осуществляется благодаря тому, что рама 7 установлена на горизонтальном валу 10, закрепленного между парой вертикальных опор 9 (фиг. 2). Исходный продукт загружают в камеру через загрузочный патрубок системы загрузки сырья и выгрузки смеси. Крутильные колебания рабочей камеры осуществляют с помощью жестко соединенного с ней двигателя крутильных колебаний 4, электропитание которого осуществляется с помощью щеточно-контактного устройства 8. Одновременно рабочую камеру приводят во вращение с помощью, установленного на платформе 11 привода вращения 5, соединенного при помощи ременной передачи 14 с корпусом двигателя крутильных колебаний. Возможность вращения рабочей камеры осуществляется благодаря тому, что жестко соединенный с ней двигатель крутильных колебаний установлен между стойками 12 в подшипниковых опорах 13. Для получения наилучшего эффекта гомогенизации с помощью блока управления 6 подбирают оптимальную скорость вращения, а также обеспечивают частоту крутильных колебаний рабочей камеры в пределах от 20 до 200 Гц и угловую амплитуду ее крутильных колебаний в пределах плюс-минус 0,1 рад в зависимости от вязкости исходного продукта и степени дисперсности его компонентов. Гомогенизация смеси происходит при ударном воздействии шаров, перемещающихся внутри камеры при ее вращении и крутильных колебаниях. Готовую смесь выгружают из камеры через разгрузочный патрубок системы загрузки сырья и выгрузки смеси. Благодаря тому, что патрубки закреплены отдельно от камеры, то есть, не имеют с ней кинематической связи, возможно обеспечение работы волнового гомогенизатора в непрерывном режиме.
Во втором варианте исполнения устройства (фиг. 3) рабочую камеру, внутри которой размещены смесительные элементы, выполненные в виде выступов 19 со стороны внутренней ее поверхности (фиг. 4), устанавливают в рабочее положение, также, с помощью поворотного механизма. В этом случае в рабочем положении ось вращения рабочей камеры располагается вертикально. Работа устройства осуществляется так же, как описано в предыдущем варианте его выполнения. Гомогенизация смеси происходит при ударном воздействии отражателей на компоненты смеси, перемещающиеся внутри камеры при ее вращении и крутильных колебаниях. Исходный продукт загружают, а готовую смесь выгружают из рабочей камеры посредством системы для загрузки сырья и выгрузки смеси. При этом емкость переворачивают, как показано стрелкой, на 180° с помощью поворотного механизма и выгружают готовую смесь при открытом шиберном затворе 18.
Использование предложенного волнового гомогенизатора позволяет сократить время достижения требуемой степени гомогенизации исходного продукта в 1,5-2 раза.