Устройство для смешения порошков

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМЕШЕНИЯ ПОРОШКОВ, содержащее вращающийся цилиндрический корпус и установленный в нем трубчатый элемент с выполненными в нем окнами, отличающееся тем, что, с целью интенсификации процесса путем пересыпания материалов через трубчатый элемент, последний установлен по диагонали корпуса, а окна расположены зеркально на противоположных торцах трубчатого элемента. 2.Устройство по П.1, о т л и ч ай щ е е с я тем, что наружный дианетр трубчатого элемента равен 1/41/3 диаметра корпуса, а угол раскрытия окон равен 130-135. 3.Устройство по П.1 и 2, о т g ли чающееся тем, что корпус установлен наклонно по отношению к его продольной оси. ;о оо ел сд 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН.Л0„„1098558 А

ЗС59 В 01 F pp

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А8ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР по делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3569859/23-26 (22) 30.03.83 (46) 23.06.84. Вюл. Ь"- 23 (72) В.А. Алабушев, А.С. Рожков, А.В. Симонов и Л.Н. Стегний (71) Центральный научно-исследовательский институт материалов и технологии тяжелого и транспортного машиностроения (53) 621.929(088.8) (56) 1. Патент Японии к"- 18786/69, кл. В 01 F 11/00, опублик. 24.08.65.

2. Заявка Франции Р 214227, кл. В 01 F 11/00, опублик. 13.04.73. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМЕШЕНИЯ

ПОРОШКОВ, содержащее вращающийся цилиндрический корпус и установленный в нем трубчатый элемент с выполненными в нем окнами, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью интенсификации процесса путем пересыпания материалов через трубчатый элемент, последний установлен по диагонали корпуса, а окна расположены.зеркально на противоположных торцах трубчатого элемента.

2. Устройство по п.1, о т .л и ч аю щ е е с я тем, что наружный диаметр трубчатого элемента равен 1/41/3 диаметра корпуса, а угол раскрытия окон равен 130- 135 .

3. Устройство по и.1 и 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что корпус g а установлен наклонно по отношению к

его продольной оси.

1 10985

Изобретение относится к устройствай для перемешивания материалов,. преимущественно смесей, используемых для получения прецизионных сплавов и композиционных материалов.

Известен смеситель, содержащий., цилиндрический конус, вращающийся относительно оси корпуса под заданным углом, в котором расположена мешалка с приводом Е13.

Однако наличие мешалки с приводом во вращающемся конусе усложняет конструкцию смесителя и ограничивает возможности его использования, а неравномерное распределение компонентов смеси после перемешивания не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к смесям.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является уст- 20 ройство для смешения порошков, содержащее вращающийся цилиндрический корпус и установленный в нем трубчатый элемент с выполненными в нем окнами (23.

Недостатками известного устройства являются неравномерное перемешива- ние материала в объеме корпуса, а именно интенсивное перемешивание у торцевых стенок и образование застойной зоны в центре, недостаточная высота подъема материала, обусловленная вращением корпуса в вертикальном положении и, как следствие, низкие интенсивность перемешивания и производительность устройства, наравне со сложностью конструкции, увеличивают количество примесей от истирания внутри сосуда трубчатого элемента о смешиваемый материал.

Целью изобретения является интен- сификация процесса путем пересыпания материалов через трубчатый элемент.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для смешения порошков, содержащем вращающийся цилиндрический корпус и установленный в нем трубчатый элемент с выполненными в нем окнами, последний установлен по диагонали корпуса, а окна расположены зеркально на противоположных торцах трубчатого элемента.

Кроме того, наружный диаметр трубчатого элемента равен 1/4-1/3 диаметра корпуса, а угол раскрытия окон

55 о

130-135 . При этом корпус установлен наклонно по отношению к продольной оси устройства.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид в разрезе; на фиг. 2 — сечение A-A на фиг. 1; на фиг, 3 — сечение Б-Б на фиг. 1.

Устройство для смешения порошков содержит вращающийся цилиндрический корпус 1 и установленный в нем трубчатый элемент 2 с выполненными в нем окнами 3 и 4. Трубчатый элемент установлен по диагонали корпуса 1, а окна 3 и 4 расположены зеркально на противоположных торцах трубчатого элемента 2. Наружный диаметр трубчатого элемента 2 равен 1/4-1/3 диаметра корпуса 1, а угол раскрытия окон с/

3 и 4 равен 130-135 . Корпус 1 установлен наклонно по отношению к продольной оси устройства.

Экспериментально установлено, что наилучшие условия для перемешивания возникают в результате максимальной свободной поверхности в объеме корпуса 1 при загрузке его со смешиваемым материалом наполовину ° Этому же условию отвечает диаметр трубчатого элемента 2, равный 1/4-1/3 диаметра корпус 1. Для достижения качественного перемешивания и максимального повышения производительности объем захватываемого через окна 3 и 4 трубчатого элемента 2 может быть равен объему материала, попадающего в застойную зону перемешивания в известных устройствах. Этим определяется ширина окон 3 и 4, а угол раствора их по образующей элемента 2 должен обеспечивать захват и удержание части перемешиваемого материала при подъеме ее трубчатым .элементом 2 в процессе вращения корпуса 1 до скатывания по его внутренней поверхности. Этому условию соответствует угол

130 135о

Скорость вращения корпуса 1 может быть равной 15 об/мин. Процесс перемешивания состоит из двух стадий.

Первая заключается в том, что смешиваемый материал, увлекаемый стенками вращающегося в наклонном положении корпуса, за счет силы трения поднимается на определенную высоту, а агорая стадия заключается в перемешивании материала при скатывании (стек»нии) его с высоты по диагонали корпуса вниз за счет текучести.

Наличие трубчатого элемента 2 существенно изменяет схему перемешивания массы. Жесткое крепление элемента 2 устраняет влияние застойной зоны

1098558

Я чатого элемента 2 захватывается около

0,314 л перемешиваемого материала, который после подъема на максимальную высоту скатывается по трубчатому элементу 2 со скоростью 10 см/с. Весь

5 объем перемешиваемого материала пропускают через трубчатый элемент 2 за 1,5 мин при интенсивном перемешивании у торцов корпуса, включая пере1р мешивание наружной поверхностью трубт- чатого элемента 2 и смешивание путем принудительного перемещения материала от одной торцевой стенки корпуса к другой в направлении, обратном пересыпаемой массе по внутренней поверхности трубчатого элемента 2, ликвидируя застойную зону.

В табл. 1 и 2 представлены результаты испытаний.

Таблица

Диа- . ДиаВлияние на качество перемешивания метр метр трубкорпуса, MM чатого элемента, мм

130 зоны

То же

40

3 на перенос частиц материала от одной стенки корпуса к другой, за счет это

ro также уменьшается количество при месей от истирания стенок элемента 2 о смешиваемый материал. К преимущест венному центробежному перемешиванию добавляется перемешивание массы наружной поверхностью элемента 2 и быстрое пересыпание захватываемой че рез ркна 3 и 4 части материала, поднятого на максимальную высоту по вн ренней .поверхности элемента 2.

Большая скорость пересылаемой мас сы по внутренней поверхности элемента 2 обусловлена установкой его no диагонали максимального сечения кор пуса, причем его сечение проходит че рез ось вращения, но не совпадает с этой осью, в этом случае угол наклона элемента 2 равен двойному углу наклона корпуса. При Ъысыпании из противоположного окна 3 или 4 смесь ровным слоем стекает по внутренней поверхности корпуса и оказывается расположенной между двумя слоями, на которые рассекается вся перемешиваемая масса наружной поверхностью трубчатого элемента 2 у торцевой стенки корпуса. Скопление у этой торцевой стенки большего объема перемешиваемой массы приводит к принудительному перемещению массы в объеме корпуса от одной торцевой стенки к другой в направлении, обратном пересыпаемой по внутренней поверхности элемента 2, ликвидируя застойную зону. Таким об35 разом обуславливается высокая интенсивность перемешивания.

30 Образование застойной

Нормальное перемешивание, устранение застойной эоны

45 Снижение интенсивности пе емешивания

32 пается при подъеме на максимальную высоту удерживается до скатывания после подъема на максимальную высоту

Пример. В корпусе диаметром

130 мм и длиной 350 мм, установленнбм с углом наклона к оси вращения

20, поочередно испытывают установленные по диагонали плоскости максимального сечения, проходящего через ось вращений и не совпадающего с этой осью, трубчатые элементы диаметром

30, 32, 35, 40, 43 и 45 мм. У торцов испытываемых элементов выполнены два окна шириной 85 мм с углом g раствора по образующей 129, 130, 13 1, 132, 133, 134, 135 и 136 . Корпус наполовину загружают смесью порошков титана и углерода, взятых в соотношении 68-17 (по массе), что составляет 2,3 л. Корпус герметично закрывают и приводят во вращение посредством привода со скоростью 15 об/мин.

При вращении через окно 3 или 4 труб29 0,3.14 Часть массы высы130 -"- Захватываемая масса

1098558

Продолжение табл. 2

2 3 4.

131

132 0,312

То же

133

134 0,311

t1 Ф! t0

Снижение объема захватываемой мас136 0,290 сы, снижение производительности 15

Анализ результатов показывает,что наилучшее качество перемешивания и наибольшая производительность дости гается при диаметре элемента 2, равном

1/4-1/3 диаметра корпуса и угле раст вора окон по образующей элемента 130"

135 . 0 качестве перемешивания судят по степени распределения компонентов в смеси, которая характеризуется величиной коэффициента 1 (степень от.клонения от идеального смешения) и определяется из уравнения

Щ . -Al

Т1Факт 11тРО ио/

Т1. .еор

30 где m — количество титана в отобранной пробе;

m „, — количество титана при

Т1 îÐ идеальном перемешивании.

Величину тт „, определяют по весовой методике. Пробу взвешивают и сжигают в токе кислорода до постоянного веса при 1100 С. При этом углео род выгорает с образованием СО,, а титан окисляется до окисла TiO

Смесь считается готовой, если испы-тания показывают,. что необходимое качество перемешивания достигается. .в предлагаемом устройство при пере1 мешивании смеси в течение 1 ч. При перемешивании аналогичной смеси в барабанном смесителе типа "пьяная бочка", принятом за базовый объект, время перемешивания составляет 24 ч.

Таким образом, эффективность смешивания в предлагаемом устройстве в 24 раза выше.

Предлагаемая конструкция устройства для обработки порошковых смесей по сравнению с известными имеет следующие преимущества. За счет изменения схемы перемешивания при установке в сосуде трубчатого элемента происходит значительная интенсификация процесса перемешивания, обеспечивающая высокое качество перемешивания и сокращение времени перемешивания.

При этом устраняется застойная зона, снижается намол, упрощается конструкция устройства и снижается себестоимость его изготовления.

За базовый вариант принят двухконусный смеситель типа "пьяная бочка", в котором производят перемешивание аналогичных смесей. Использование устройства для перемешивания стихеометзических смесей, например титана с углеродом, в течение 24 ч не обеспенивает требуемого качества перемешивания (у торцевых стенок происходит скапливание частиц углерода). По сравнению с базовым вариантом предлагаемое устройство обеспечивает высокое качество перемешиваныя..в течение 1 ч.

1098558

Составитель А. Тарасов

Редактор О. Юрковецкая Техред Л.Мартяшова Корректор Л. Пилипенко

Заказ 4298/2 Тираж 576 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 ач лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проекгная, 4