ВИБРАЦИОННЫЙ СМЕСИТЕЛЬ
VIBRATORY MIXER

Изобретение относится к устройствам непрерывного действия для приготовления композиций из сыпучих материалов и может найти применение в пищевой, химической, строительной и других отраслях промышленности.
Известен вибрационный смеситель [1] с вертикальным корпусом и закрепленной на его внутренней поверхности перфорированной спиральной лопастью. На верхнем витке лопасти установлены выгрузочный патрубок и подвижный отсекатель. В центре смесителя помещен загрузочный бункер, выполненный по форме цилиндра, наружная поверхность которого примыкает к лопасти, образуя желоб. В стенке бункера оппозитно расположены верхнее и нижнее отверстия для входа и выхода материала в бункер, а на дне, соосно с ним, вставка по форме тела вращения. В этом кольцевом желобе, образованном вставкой и цилиндром, у нижнего отверстия смонтирована заслонка с возможностью поворота.
Недостатком этого устройства является низкая скорость движения материала в кольцевом желобе между вставкой и стенкой загрузочного бункера, вызванная неблагоприятными условиями транспортирования, что уменьшает производительность смесителя и ухудшает качество готового продукта.
Наиболее близким техническим решением является вибрационный смеситель [2], состоящий из вертикального цилиндрического загрузочного бункера с верхним и нижним отверстиями в стенке, между которыми на его внешней поверхности с подъемом в сторону движения сыпучего материала закреплен основной спиральный желоб с перфорированными витками, кроме нижнего. На конце желоба у верхнего отверстия установлены выгрузочный патрубок и подвижная заслонка. На дне загрузочного бункера, расположенного на уровне нижнего отверстия, установлена соосно с ним вставка по форме тела вращения и неподвижная заслонка, на которой закреплена дополнительная спиральная лопасть, состоящая из одного или нескольких витков.
Независимо от количества ее витков, нижний виток сплошной, остальные - перфорированные. Примыкая к внутренней поверхности загрузочного бункера, лопасть образует желоб с уклоном в сторону движения материала.
Известно, что получить качественную смесь из одних и тех же составляющих тем проще, чем меньше их соотношение. Однако этот смеситель не позволяет добиваться композиций хорошего качества с коэффициентом неоднородности Vc менее 4% при соотношении ингредиентов превышающем 1:50, что является недостатком этого устройства.
Техническим результатом является расширение диапазона соотношения ингредиентов, что достигается за счет применения в предлагаемом техническом решении метода «последовательного разбавления» путем изменения конструкции верхних витков дополнительной спиральной лопасти, образующей желоб в загрузочном бункере.
На фиг. 1 - показан смеситель, общий вид; на фиг. 2 - смеситель, вид сверху; на фиг. 3 - уровень дна загрузочного бункера смесителя, сечение А-А; на фиг. 4 - вариант исполнения желоба, устанавливаемого в загрузочный бункер.
Вибрационный смеситель содержит вибропривод 1 и вертикальный цилиндрический загрузочный бункер 2, на внешней поверхности которого зафиксирован многовитковый перфорированный спиральный желоб 3 с нижним сплошным витком. Наиболее просты в изготовлении желоба прямоугольной формы в поперечном сечении, когда снаружи они ограничены вертикальным бортом, снизу - плоской спиралью (спиральной лопастью), и прикреплены к цилиндрической стенке. Могут быть и другие варианты его изготовления, например, с наклонным бортом, эллиптическим дном и т.д.
В стенке бункера над концами желоба выполнены два сквозных отверстия, нижнее 4 и верхнее 5. В конце верхнего витка за отверстием 5 установлены подвижная заслонка 6 и выгрузочный патрубок 7. На дне 8 загрузочного бункера, расположенного на уровне нижнего отверстия 4, размещена соосно с ним вставка 9 преимущественно цилиндрической формы, на внешней, поверхности которой закреплен с противоположным наклоном первому второй многовитковый перфорированный спиральный желоб 10 с нижним сплошным витком, заканчивающийся у отверстия 4 неподвижной заслонкой
11. Для реализации метода «последовательного разбавления» один или несколько верхних витков 12 желоба 10 выполнены уже самого нижнего сплошного, при этом каждый виток этой части не может быть шире расположенного под ним.
На фиг. 1-3 желоб 10 образован путем примыкания внешнего края витков плоской спиральной лопасти к внутренней поверхности загрузочного бункера 2, а на фиг.4 все его витки снаружи, включая верхние более узкие
12. выполнены с отбортовкой. В этом случае отпадает необходимость герметизации места примыкания и появляется возможность извлечения всей конструкции 9-12 из бункера 2 для очистки.
Устройство работает следующим образом.
При включении вибропривода 1 смеситель начинает совершать сложное пространственное движение. Обычно это винтовые колебания с углом наклона винтовой линии к горизонту на среднем диаметре внешнего спирального желоба 3 равным 30-60 градусам, направленным в сторону его подъема. Ингредиенты подают в цилиндрический загрузочный бункер 2 сверху. Ингредиент с наименьшим расходом принимают в качестве ключевого 13, остальные являются фоновым 14. Если отношение расходов ключевого компонента к фоновому превышает 1:50, то при их смешивании следует использовать метод «последовательного разбавления». В этом случае ключевой компонент и долю фонового подают на верхний узкий перфорированный виток 12 желоба 10, ширина которого должна быть пропорциональна их суммарному расходу при условии обеспечения толщины виброкипящего слоя сыпучего материала на витке в диапазоне равном 10-30 мм. Под действием направленной вибрации ингредиенты перемещаются под уклон и смешиваются. Небольшая их часть просыпаться через перфорацию на нижележащий виток, куда поступает следующая или вся оставшаяся доля фонового компонента. Количество разбавлений зависит от начального соотношения и условий смешивания. Ширина витков должна изменяться пропорционально суммарному расходу ингредиентов на каждом этапе смешивания.
После осуществления процесса «последовательного разбавления» ингредиентов на витках 12 и последующего их предварительного смешивания на желобе 10, композиция с помощью неподвижной заслонки 11 направляется через отверстие 4 на нижний сплошной виток внешнего спирального желоба 3. Поскольку он является основным рабочим органом устройства, то смесь в процессе вибродвижения по нему вверх достигает требуемой однородности. Здесь предпочтительная высота виброкипящего слоя равна 10-50 мм.
Перфорация поверхностей перемешивающих органов 3 и 10 предназначена для сглаживания в композиции концентрационных флуктуации за счет ее пересыпания по виткам, что особенно важно при дискретном дозировании ингредиентов. А также она обеспечивает уменьшение требуемых параметров колебаний для создания виброкипящего слоя и увеличение скорости транспортирования сыпучей массы за счет подсоса воздуха через отверстия под слой.
Подвижная заслонка 6, установленная за верхним отверстием 5, в основном предназначена для вывода смесителя на стационарный режим работы. При этом в пусковой период выгрузочный патрубок 7 должен быть полностью перекрыт заслонкой, чтобы на выход из аппарата не попадала некачественная смесь, а весь поток материала возвращался в загрузочный бункер 2 на рециркуляцию. Иногда заслонку 6 можно использовать как вспомогательное средство для регулировки высоты слоя сыпучей композиции на основном желобе 3, частично приоткрывая отверстие 5.
Эксперименты показали, что реализация в смесителе метода «последовательного разбавления» путем выполнения одного или нескольких верхних витков спирального желоба, установленного в загрузочном бункере, меньшей ширины, позволило увеличить соотношение смешиваемых ингредиентов минимум вдвое.
Источники литературы
1. Патент РФ 2181664 С2, кл. В28С 5/04, опубл. 27.04.2002, бюл. №12.
2. Патент РФ 2286203 С1, кл. B01F 11/00, B01F 3/18, опубл. 27.10.2006, бюл. №30.