Вибрационный смеситель

 

ВИБРАЦИОННЫЙ СМЕСИТЕЛЬ, содержащий привод, вертикальный корпус с установленными на его крьшке и коническом днище компенсирующими элементами , внутри которого установлен соединенный с вибратором шток с перемешивающим органом, патрубки ввода и вывода компонентов, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса и снижения энергозатрат , он снабжен стойкой, выполП г 5й1ьЛИ01БКА ненной в виде соединенных штангами верхней и нижней крестовин с центральными подшипниками, кинематической опорой, включающей соединенные с коническим днищем посредством штырей ползуны, установленные с возможностью вращения относительно своей оси в направляющих, которые закреплены на штангах под одинаковым углом к вертикали. При этом патрубок вывода компонентов пропущен через центральный подшипник нижней крестовины , шток пропущен через центральный подшипник верхней крестовины и жестко соединен с крьшкой, перемепшвающий орган выполнен в виде винтовой V спирали, наружная кромка которой прикреплена к внутренней поверхности корпуса, а привод соединен с вибратором гибкой связью.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИК

З 5ц В 01 Р 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ",„К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3451639/23-26 (22) 1.1.06.82 (46) 30.07.84. Бюл. У 28 (72) Г.С. Сулеин (53) 66.063(088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

Ф 655419, кл. В 01 F 11/00, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

9 919720, кл. В 01 F 11/00, 1982. (54)(57) ВИБРАЦИОННЫЙ СМЕСЙТЕЛЬ, со. держащий привод, вертикальный корпус с установленными на его крышке и коническом днище компенсирующими элементами, внутри которого установлен соединенный с вибратором шток с перемешивающим органом, патрубки ввода и вывода компонентов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью интенсификации процесса и снижения энергозатрат, он снабжен стойкой, выпол„,SU„„110522О Д ненной в виде соединенных штангами верхней и нижней крестовин с центральными подшипниками, кинематической опорой, включающей соединенные с коническим днищем посредством штырей ползуны, установленные с воэможностью вращения относительно своей оси в направляющих, которые закреплены на штангах под одинаковым углом к вертикали. При этом патрубок вывода компонентов пропущен через центральный подшипник нижней крестовины, шток пропущен через центральный подшипник верхней крестовины и жестко соединен с крышкой, перемешивающий орган выполнен в виде винтовой спирали, наружная кромка которой прикреплена к внутренней поверхности корпуса, а привод соединен с вибратором гибкой связью. С:

3 1105

Изобретение относится к устройст. вам для смешения сыпучих материалов и может быть использовано в пищевой химической и других отраслях промьлпленности.

Известно устройство, содержащее корпус и укрепленный на вибрирующем штоке набор обратных перфорированных тарелок

Недостатком данного устройства является то, что в нем необходимо опытным путем подбирать площадь отверстий перфорации для каждого расхода сыпучего материала, что требует больших трудозатрат. Кроме того, при изменении физико-механических свойств сыпучего материала изменяется и его сыпучесть, что требует нового подбора площади перфорации. Это обу-словлено тем, что при превышении расхода сыпучих материалов, подаваемых дозаторами над пропускной способностью тарелок, материал просыпается через края тарелок на дно смесителя без перемешивания, что снижает качество получа25 емой смеси. При суммарной величине расхода дозаторов, меньшей оптимальной для данной площади перфорации, тарелки оголятся, что также снижает качество смеси.

3Q

Наиболее близким к предлагаемому но технической сущности является устройство, содержащее вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и коническим днищем, упругие компен- 35 сирующие элементы, установленные меж" ду торцами корпуса и опорами, перемешивающий орган, размещенный в корпусе и прикрепленный к штоку, соединенному верхним торцем с вибрато- 40 ром, установленным на крышке корпуса, и патрубки ввода. и вывода компонентов 52 3.

К недостаткам известного устройства относятся его сложность, трудо- 45 емкость изготовления, поскольку устройство содержит большое количество разнотипных деталей, и значительная энергоемкость, обусловленная наличием как привода вибратора, так и привода SQ транспортирующего шнека.

Цель изобретения — повышение качества смеси, упрощение конструкции и снижение удельных энергозатрат.

Поставленная цель достигае гся тем,у что вибрационный смеситель, содержащий привод, вертикальный корпус с установленными на его крышке и кони220 3 ческом днище компенсирующими элементами, внутри которого устанон.;:: с вибратором шток с перемешивающим органом, патрубки ввода и вывода компонентов, снабжен стойкой, выполненной в виде соединенных штангами верхней и нижней крестовин. с центральными подшипниками, кинематической опорой, включающей соединенные с коническим днищем посредством штырей ползуны, установленные с возможностью вращения относительно своей оси в направляющих, которые закреплены на штангах под одинаковым углом к вертикали. При этом патрубок вывода компонентов пропущен через центральный подшипник нижней крестовины, шток пропущен через центральный подшипник верхней крестовины и жестко соединен с крышкой, перемешивающий орган выполнен в виде винтовой спирали, наружная кромка которой прикреплена к внутренней поверхности корпуса,. а привод соединен с вибратором гибкой связью.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, разрез, на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Р. корпусе 1 расположено перемешивающее устройство 2. К корпусу 1 крепится крышка 3 с закрепленным на ней штоком 4. К нижней части корпуса 1 крепится коническое днище 5 с выводным патрубком 6, Шток 4 расположен в опоре 7, соосной опоре 8, в которой расположен выводной патрубок 6, На штоке 4 установлен упругий компенсирующий элемент 9, расположенный между крышкой 3 и опорой 7. На выводном патрубке 6 также установлен упругий элемент 10, расположенный между коническим днищем 5 и опорой 8. Соосные опоры 7 и 8 жестко соединены между собой четырьмя штангами 11. На двух диаметрально расположенных штангах 11 установлены направляющие пластины 12 с планками 13. На штоке 4 жестко укреплен двухбалансный вибратор 14 с разнесенными массами 15, Электродвигатель постоянного тока 16 соединен гибкой связью 17 с вибратором 14.

Крепление вибрационного смесителя к опорной раме (не показана) осуществляется с помощью опорного фланца

18, соединенного с соосной опорой 8.

К коническому днищу 5 приварены штыри 19, на свободных концах которых закреплены с возомжностью вращения ползуны 20.

Устройство рабо гает следующим образом.

От вибратора 14- знакопеременная нагрузка через шток 4 и крышку 3 пе" редается корпусу 1, в котором закреплено перемешивающее устройство

2 в виде винтового перфорированного желоба. Соосные направляющие представляют собой подшипники скольже.ния. Каждая направляющая 12 представляет собой две жестко закрепленные одна относительно другой параллельные планки, между которыми помещается с возможностью относительного перемещения ползун 20. Последний выполнен в виде прямоугольной бронзовой пластинки, укрепленной с возможностью вращения на свободных концах штырей 19, приваренных к коническому днищу 5. Угловые опоры расположены одна относительно другой таким образом, что в пространств представляют собой участки двухзаходной внутренней прямоугольной резьбы. Установка в вибрационном смесителе двух пар направляющих приводит к тому, что при приложении вертикальной нагрузки к штоку 4 все элементы корпуса 1 с перемешивающим устройством 2 двигаются в пространстве по винтовой линии с углом подъема, на который настроены угловые направляющие 12. Последние изготовлены таким образом, что позволяют плав

Н0 изменять угол их vcTRH0BKH относительно горизонта в пределах 0-90 о

Направление (правое или левое) винтовых линий перемешивающего устройства 2 и угловых направляющих 12 должно совпадать.

При малых углах установки направляющих 12 относительно горизонта силы трения ползунов 20 о направляющие пластины при приложении вертикальной нагрузки превышают сдвиговое усилие, возникающее при разложении этой вертикальной нагрузки на нормальную и касательную составляющие. т.е. при малых углах установки угловых направляющих 12 одна только вертикальная нагрузка не сможет обеспечить колебания корпуса 1 по винтовой линии (фиг. 2). Для обеспечения колебаний корпуса по винтовой линии на шток

4 должна действовать не только вертикальная знакопеременная нагрузка, но и знакопеременный крутящий момент.

Поэтому вибратор 14 выполнен со смещенными дебалансами. Гибкая связь

1105220 4

17 двигателя 16 с вибратором 14 необходима, поскольку корпус вибратора участвует в сложном пространственном движении, а другим путем подвести крутящий момент к вибратору трудно. Электродвигатель постоянного тока 16 .позволяет плавно изменять частоту колебаний вибратора в пределах 10-30 Гц, что дает возможность быстро подобрать оптимальную частоту колебаний смесителя для различных материалов, обеспечивающих их кипение

Элементы 9 и 10 служат для ограничения амплитуды колебаний корпуса 1 и для взаимного ориентирования конического днища 5 относительно направляющих 12.

Физическая сущность процесса смешения сыпучих материалов в вибрационном смесителе заключается в следующем. е Экспериментальные исследования показали, что качество смешения сыцу чих материалов значительно повыша25 ется при условии. если часть смешанной композиции транспортируют в зону подачи исходных компонентов (прототип). В предлагаемом устройстве просеивание компонентов и одновременно частичная его рециркуляция осуществляются на винтовом перфорированном желобе, совмещающем колебания по винтовой ли" нии, шаг которой больше шага самого винтового перфорированного желоба.

Принцип движения частиц материала

35 вверх по винтовому желобу заключается в том, что каждая частица материала, получив толчок под определенным углом от вибрирующего желоба, некоторое

40 время находится в полете по направлению вверх по винтовому желобу. 3а это время желоб возвращается в исход+ ное положение, а частица получает сМдующий толчок и т.д. Для выполнения

45 этого условия необходимо чтобы угол

1 ускорения вибрации, который равен углу установки направляющих 12, был больше угла подъема винтовой линии

l перфорированного желоба 2. 3а счет таких направленных колебаний поток

5О части сыпучего материала непрерывно движется вверх по винтовому перфорированному желобу. Так как винтовой желоб выполнен с перфорацией, то частицы смешиваемых компонентов

55 участвуют в сложном движении: поток материала на перфорированном желобе

"кипит", движется вверх по винтово,му желобу и одновременно просыпаетск

1105220 через перфорацию на нижележащий ви-! ток желоба. Скорость движения частиц вверх по желобу определяется углом установки направляющих 12 и частотой колебаний корпуса 1, В установившемся режиме работы смесителя в зависимости от его производительности толщина "кипящего" слоя материала на желобе стабилизируется. Опыты подтверждают, что без ухудшения качества смешения производительность смесителя с диаметром корпуса 250 мм можно изменять в пределах 90-130 кг/ч, Толщина слоя "кипящего" материала на желобе соответственно составляет 10-15 мм. Кроме того при виброкипении сыпучих материалов в них неизбежно начинается процесс сегрегации (расслоения частиц под действием инерционных сил и сил тяжести),>б который оказывает вредное влияние на качество смешения сыпучих материалов. В предлагаемом устройстве это явление самоустраняется тем, что нижний слой материала в "кипящем" слое просыпается через перфорацию в первую очередь, попадая при этом в верхний более легкий слой "кипящего материала на нижележащем витке винтового перфорированного же- 30 лоба, что и приводит к автоматическому усреднению материала на всех витках желоба, не считая первого.

Для исследования сглаживающей способности смесителя снимали его динамическую характеристику.В качестве фонового материала использоваЛи нигрозин, а в качестве ключевого компонента - металлический 40 порошок, содержание которого в выходящей смеси непрерывно фиксировалось магнитным анализатором. Внутри гМесителя было установлено перемешивающее устройство 2, представляю-. щее собой винтовой перфорированный желоб,. состоящий из десяти витков с углом подъема винтовой линии 8 . Перфорацию выполняли с диаметром отверстий 4 мм и с шагом 10 мм. По наружному диаметру винтового перфорированного желоба на ширине 10 мм от наружного края перфорацию не выполняли,чтобы часть смешиваемого материала могла непрерывно подниматься вверх по желобу без просыпания. Угол установки. угловых направляющих

30-32 . Частота колебаний корпуса была в пределах 23-27 Гц. В таком режиме на винтовом перфорированном желобе наблюдалось устойчивое "кипение" нигроэина. Полученная динамическая характеристика показала, что предлагаемый смеситель относится к классу инерционных смесителей, т.е. к смесителям, обладающим хорошей сглаживающей способностью флуктуаций расхода компонентов, поступающих в смеситель.

Испытания предлагаемого смесителя показали, что при снижении потребления энергии на 307 по сравнению с прототипом производительность его возросла при получении однотипных смесей на 15-17Х при равном качестве смеси. По предварительным данным годовой экономический эффект составит

5300 р на один смеситель. При годовой потребности в смесителях 30-40 шт в год годовой экономический эффект составит при максимальном объеме использования 5300х40=212000 р.

1105220

8«1

Составитель Э. Скачкова

Редактор Т. Митейко Техред Т.Дубинчак

Корректор Е. Сирохман

Заказ 5413/5 Тираж 576

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4