Смеситель непрерывного действия
Изобретение относится к устройствам для перемешивания сыпучих материалов, может быть использовано в химической и пищевой промышленности и позволяет повысить однородность смеси и интенсифицировать процесс перемешивания. Смеситель содержит раму 1 с лотком, включаюш,им корпус 2 и эластичное днише 3, под которым расположено опорное днище, состоящее из отдельных равноудаленных друг от друга секций 4, через упругие элементы 5 опираюS4 щихся на раму 1. Каждая секция жестко связана с эластичным днищем и электромагнитным вибровозбудителем (В) 6. Лоток сверху закрыт крышкой 7 и снабжен загрузочным патрубком 8 и разгрузочным патрубком 9. В загрузочный патрубок 8 введены трубопроводы накопительных емкостей 10 для смешиваемых компонентов. В 13 и 14, расположенные на нечетной 11 и четной 12 секциях, через усилители 15 мощности подключены к генератору 16 импульсов. Вибровозбудители последующих нечетных и четных секций через усилители мощности подключены соответственно к выходу нечетных элементов 17 «Задержка и четных элементов 18 «Задержка. Вторые входы нечетных элементов «Задержка объединены и через преобразователь 19 «Напряжение подключены к выходу экстремального регулятора (ЭР) 20, который соединен также с объединенными вторыми входами четных элементов «Задержка. Вход ЭР 20 через преобразователь 21 Частота-аналог и высокочастотный генератор 22 соединен с емкостным датчиком 23 плотности потока частиц смеси в лотке. 6 ил. & (Л к 11 7 со СП со Х) СО
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4049488)31-26 (22) 07.04.86 (46) 23.11.87. Бюл. № 43 (71) Воронежский инженерно-строительный институт и Всесоюзный институт огнеупоров (72) М. А. Берман, Л. Г. Гольденберг, В. Г. Пыльнев и В. М. Ям (53) 66.052-12 (088.8) (56) Патент Франции № 2048761, кл. В 01 F 11)00, 1970.
Патент Франции № 2541132, кл. В 01 F 11)00, 1984. (54) СМЕСИТЕЛЬ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕИСТВИЯ (57) Изобретение относится к устройствам для перемешивания сыпучих материалов, может быть использовано в химической и пищевой промышленности и позволяет повысить однородность смеси и интенсифицировать процесс перемешивания. Смеситель содержит раму 1 с лотком, включающим корпус 2 и эластичное днище 3, под которым расположено опорное днище, состоящее из отдельных равноудаленных друг от друга секций 4, через упругие элементы 5 опираю„„SU„„1353493 А 1 (594 В 01 F1100 G 05 D 2700 щихся на раму 1. Каждая секция жестко связана с эластичным днищем и электромагнитным вибровозбудителем (В) 6. Лоток сверху закрыт крышкой 7 и снабжен загрузочным патрубком 8 и разгрузочным патрубком 9. В загрузочный патрубок 8 введены трубопроводы накопительных емкостей
10 для смешиваемых компонентов. В 13 и 14, расположенные на нечетной 11 и четной 12 секциях, через усилители 15 мощности подключены к генератору 16 импульсов. Вибровозбудители последующих нечетных и четных секций через усилители мощности подключены соответственно к выходу нечетных элементов 17 «Задержка» и четных элементов 18 «Задержка». Вторые входы нечетных элементов «Задержка» объединены и через преобразователь 19 «Напряжение» подключены к выходу экстремального регулятора (ЭР) 20, который соединен также с объединенными вторыми входами четных элементов «Задержка». Вход ЭР 20 через преобразователь 21 Частота — аналог и высокочастотный генератор 22 соединен с емкостным датчиком 23 плотности потока частиц смеси в лотке. 6 ил.
1353493
Изобретение относится к устройствам для перемешивания сыпучих материалов, применяемых в огнеупорной, химической, пищевой и других отраслях промышленности.
Целью изобретения является интенсифи- 5 кация процесса перемешивания и повышение однородности смеси
На фиг. 1 изображена блок-схема смесителя; на фиг. 2 и 3 — сечения А-А и Б-Б на фиг. 1 соответственно; на фиг. 4 — эпюры изменения сигналов на выходах функциональных узлов смесителя (1А, U,, U, — напряжения, подводимые к вибровозбудителям нечетных секций соответственно их порядковым номерам от усилителей мощности;
,— временной сдвиг между напряжениями, подводимыми к вибровозбудителям нечетных секций; х,, х, v — виброперемещения нечетных секций; t — время); на фиг. 5— статическая характеристика лотка (где В— плотность потока частиц смеси в лотке; т — временный сдвиг между напряжениями, подводимыми к вибровозбудителям нечетных секций; à — то же, четных секций); на фиг. 6 — статическая характеристика преобразователя напряжение — напряжение (V»â€” напряжение на входе преобразователя, а
Uz — напряжение на его выходе).
Смеситель непрерывного действия (фиг. 1 — 3) содержит раму 1, на которую опирается лоток, включающий корпус 2 и эластичное днище 3, под которым расположено опорное днище, состоящее из отдельных равноудаленных друг от друга секций 4, через упругие элементы 5 опирающихся на раму. Каждая секция жестко связана с эластичным днищем и электромагнитным вибровозбудителем 6. Лоток сверху закрыт крышкой 7 и снабжен загрузочным 8 и разгрузочным 9 патрубками. В загрузочный патрубок заведены трубопроводы от накопительных емкостей 10 для смешиваемых компонентов.
Вибровозбудители нечетных секций и вибровозбудители четных секций смещены в противоположные стороны относительно продольной оси лотка (фиг. 2 и 3) и установлены с противоположным наклоном к эластич- 4 ному днищу (фиг. 1) образуя двухрядную систему, в которой один ряд состоит из нечетных вибровозбудителей, а другой — из четных.
Расположенные на первых нечетной 11 и четной 12 секциях вибровозбудители 13 50 и 14 через усилители 15 мощности подключены к генератору 16 импульсов. Вибровозбудители последующих нечетных и четных секций через усилители мощности подключены соответственно к выходу нечетных элементов «Задержка» 17 и четных элементов
«Задержка» 18, причем соединенные последовательно через первые входы нечетные элементы «Задержка» и соединенные последовательно через первые входы четные элементы «Задержка» подключены к генератору импульсов. Вторые входы нечетных элементов «Задержка» объединены и через преобразователь 19 напряжение — напряжение подключены к выходу экстремального регулятора 20, который соединен также с объединенными вторыми входами четных элементов
«Задержка». Вход экстремального регулятора 20 через преобразователь 21 частота— аналог и высокочастотный генератор 22 соединен с емкостным датчиком 23 плотности потока частиц смеси в лотке. Емкостный датчик выполнен в виде двух параллельных проводников, расположенных вдоль продоль ной оси лотка и закрепленных на кронштейнах 24, установленных на крышке лотка.
Смеситель непрерывного действия работает следующим образом.
Ко всем электромагнитным вибровозбудителям 6 от усилителей 15 мощности поступают последовательности однополярных прямоугольных импульсов напряжения, частота следования которых определяется задающим генератором 16 импульсов и выбирается близкой к резонансной частоте колебаний вибровозбудителей 6. Колебания в околорезонансной области отличаются значительной амплитудой, способствующей интенсификации процесса перемешивания. Колебания вибровозбудителей передаются закрепленным на эластичном днище 3 секциям 4 опорного днища, которые совершают возвратнопоступательное движение по направлению действия тяговых усилий, создаваемых вибровозбудителями 6. Из накопительных емкостей 10 через загрузочный патрубок 8 в лоток непрерывным потоком поступают компоненты, входящие в состав смеси: При соприкосновении с колеблющимися элементами эластичного днища 3 частицы компонентов получают ускорение, отрываются от днища и подбрасываются над его поверхностью.
Возникает вихревой поток, в котором происходит перемешивание частиц отдельных компонентов. Перемешиванию способствует наличие эластичного днища. При колебаниях отдельных секций 4 опорного днища свободные от опорного днища участки эластичного днища деформируются (изгибаются, спрямляются), и сообщают контактирующим с ними частицам ускорение, за счет чего частицы отбрасываются от днища. Количество частиц в вихревом потоке увеличивается, время образования смеси сокращается, однородность распределения частиц в образующейся смеси возрастает.
Дальнейшая интенсификация процесса перемешивания и повышение однородности смеси обеспечиваются в смесителе совокупностью характерных для него особенностей.
Первой характерной особенностью смесителя является создание в нем противоточного движения частиц смеси.
1353493
Для создания такого движения нечетные вибровозбудители смещены в одну сторону, а четные вибровозбудители — в другую сторону относительно продольной оси смесителя, образуя двухрядную систему вибровозбудителей (фиг. 1 — 3). Кроме этого, нечетные вибровозбудители наклонены к эластичному днищу в одну сторону, а четные — в другую (фиг. 1) . Такое расположение вибровозбудителей приводит к тому, что оторвавшиеся от эластичного днища частицы смеси перемещаются навстречу друг другу, интенсивно перемешиваясь между собой.
Поскольку лоток установлен с наклоном, массовый поток частиц в одну сторону превышает массовый поток частиц в другую сторону. В лотке в среднем устанавливается движение частиц смеси от загрузочного патрубка 8 к разгрузочному патрубку 9, т. е. устройство в целом функционирует как смеситель непрерывного действия.
Второй характерной особенностью смесителя является создание управляемого волнового движения в эластичном днище 3.
Для этого на входы усилителей 15 мощности, питающих первые нечетный.13 и четный 14 вибровозбудители, последовательность возбуждающих колебаний прямоугольных импульсов подается непосредственно с генератора 16 импульсов, на каждый последующий усилитель 15 мощности питающий вибровозбудитель нечетных секций, импульсы подаются с выхода соответствующего нечетного элемента «Задержка» 17, а на каждый последующий усилитель 15 мощности, питающий вибровозбудитель четных секций, импульсы подаются с выхода соответствующего четного элемента «Задержка» 18.
Поскольку нечетные элементы «Задержка» 17 через первые входы соединены последовательно и подключены к генератору 16 импульсов (фиг. 1), к вибровозбудителям нечетных секций в соответствии с возрастанием их порядковых номеров подаются последовательности прямоугольных им пульсов, сдвинутые одна относительно другой на время (фиг. 4, напряжения U U 14).
Аналогично соединены и четные элементы
«Задержка» 18, за счет чего к вибровозбудителям четных секций подаются последовательности прямоугольных импульсов (не показаны) сдвинутые одна относительно другой на время L .
Последовательности импульсов U, U, подводимые к вибровозбудителям нечетных секций, создают виброперемещения х„х х нечетных секций, также сдвинутые одна относительно другой на некоторое время, т. е. в любые фиксированные моменты времени t, или t виброперемещения нечетных секций имеют различные числовые значения (фиг. 4). .Поскольку последовательности импульсов U„U, U являются периодичес5
40 кими функциями времени, в эластичном днище возникает волновой режим. Аналогично вибровозбудителям нечетных секций волновой режим создают также вибровозбудители четных секций.
Благодаря волновому режиму работы эластичного днища частицы отдельных компонентов и смеси, получающие ускорение за счет колебаний эластичного днища, в каждый момент времени имеют в вихревом потоке различные скорости движения, т. е. одни частицы перемещаются относительно других. Это способствует интенсификации процесса перемешивания и повышению однородности смеси.
Третьей характерной особенностью смесителя является создание в нем оптимальных условий для перемешивания, при которых минимизируется время перемешивания с одновременным существенным повышением степени однородности смеси на выходе устройства.
Экспериментальная проверка показывает, что при некотором значении разности временных сдвигов 1 и < в напряжениях, питающих вибровозбудители нечетных и четных секций, плотность потока частиц смеси в вихре, образующемся в лотке, имеет максимум (фиг. 5, сплошная линия). При переходе на перемешивание компонентов с другим гранулометрическим составом экстремум также имеет место, однако смещается в сторону (фиг. 5, пунктирная кривая). При этом плотность потока частиц смеси в вихре поддается косвенному измерению. В смесителе для оценки плотности потока применен емкостный датчик 23 в виде двух параллельных проводников, установленных в зоне вихревого движения частиц и подключенных к высокочастотному генератору 22. При изменении плотности потока частиц в вихре изменяется емкость датчика 23 и соответственно этому изменяется частота сигнала на выходе высокочастотного генератора 22. В преобразователе частота — аналог 21 формируется аналоговый сигнал в виде напряжения, пропорционального частоте сигнала на выходе генератора 22.
Наличие экстремального значения плотности потока частиц в вихре и возможность оценки плотности потока частиц в вихре позволяют применить в смесителе экстремальный регулятор, который поддерживает максимально возможную в данных условиях плотность потока частиц смеси в вихре.
Экстремальный регулятор 20 подключен таким образом, что на его вход поступает сигнал с преобразователя частота — аналог
21, пропорциональный плотности потока частиц в вихре, а выход регулятора управляет величинами временного сдвига ti в нечетных элементах «Задержка» 17 и временного сдвига 4 в четных элементах «Задерж1353493 ка» 18, которые выполнены управляемыми через вторые входы (фиг. 1).
На объединенные вторые входы четных элементов «Задержка» 18 сигнал с выхода экстремального регулятора 20 поступает без преобразований, а на вторые входы нечетных элементов «Задержка» 17 — через преобразователь напряжение — напряжение
19, выполненный таким образом, что при увеличении входного напряжения U+ выходное напряжение Uz снижается по линейному закону (фиг. 6). За счет этого при увеличении временного сдвига 4, пропорционального напряжению U временный сдвиг При таком режиме время перемешивания сокращается при одновременном повышении однородности смеси. Это объясняется тем, что в процессе перемешивания одновременно принимает участие максимально возможное в данных условиях количество частиц смеси компонентов и образующейся смеси. В предлагаемом изобретении характерные особенности смесителя проявляют себя одновременно, обеспечивая интенсивное перемешивание компонентов и повышение однородности смеси. Формула изобретения Смеситель непрерывного действия, содержащий раму, загрузочный и разгрузочный патрубки, лоток с эластичным днищем и расположенным под ним опорным днищем с N электромагнитными вибровозбудителями, размещенными равномерно вдоль лотка, от-. личаюи(ийся тем, что, с целью интенсификации процесса перемешивания и повышения однородности смеси, опорное днище выполнено в виде N отдельных равноудаленных друг от друга секций, через упругие элементы опирающихся на раму, вибровозбудители установлены на каждой секции и смеситель содержит датчик плотности потока частиц смеси в лотке, высокочастотный генератор, генератор импульсов, N усилителей мощности, N — 2 элементов задержки, преобразователь частота †анал, экстремальный регулятор и преобразователь напряжение — напряжение, при этом вибровозбудители нечетных секций и вибровозбудители четных секций смещены в противоположные стороны относительно продольной оси лотка и установлены с противоположным наклоном к эластичному днищу, вибровозбудители первых нечетной и четной секции через усилители мошности подключены к генератору импульсов, вибровозбудители последующих нечетных и четных секций через свои усилители мощности подключены соответственно к выходу нечетных и четных элементов, соединенные последовательно через первые входы нечетные элементы задержки подключены к генератору импульсов, который связан также с последовательно соединенными через первые входы четными элементами задержки, вторые входы нечетных элементов задержки объединены и через преобразовател ь напряжение — напряжение подключены к выходу экстремального регулятора, который соединен также с объединенными вторыми входами четных элементов задержки, вход экстремального регулятора через преобразователь частота †анал и высокочастотный генератор соединен с датчиком плотности потока частиц смеси в лотке. 1353493 Риг. 4 Риг. 5 1353493 Составитель Т. Голеншина Редактор Л. Гратилло Техред И. Верес Корректор И. Эрдейи Заказ 5310/9 Тираж 565 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
