Аэродинамический смеситель
Владельцы патента RU 2577576:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Южно-Уральский ГАУ) (RU)
Изобретение относится к сельскому хозяйству, более конкретно к смесеприготовлению, а именно к машинам для смешивания сыпучих материалов, в частности кормов, и может быть использовано в комбикормовой, химической, пищевой, строительной и других отраслях промышленности. Аэродинамический смеситель содержит конический корпус, крышку с параллельными основаниями разного диаметра, с коробами выхода воздуха, камеру смешивания, установленную над крышкой с несколькими входными патрубками для совместной подачи воздуха и сыпучего материала, центробежное вентиляторное колесо с лопатками, установленное под крышкой, полый конус с отверстием в вершине, закрепленный под центробежным вентиляторным колесом днищем вверх, и патрубок выпуска частиц. Камера смешивания выполнена в виде полой полусферы, а входные патрубки закреплены к камере смешивания шарнирно. Крышка представляет собой полый усеченный конус с отверстием в вершине и закругленными внутрь краями большего основания, а вентиляторное колесо состоит из двух непараллельных дисков: нижнего горизонтального и верхнего в виде конуса с отверстием в вершине для подачи материала. Между дисками центробежного вентиляторного колеса плотно установлены лопатки в виде криволинейного желоба, при этом расстояние между дисками на периферии должно быть больше максимального размера частиц смешиваемых материалов для свободного их прохождения. К внутренней поверхности лопаток одним концом жестко закреплены пружины с длиной, не выходящей за пределы вентиляторного колеса, и с формой, соответствующей форме лопаток. Изобретение обеспечивает повышение эффективности процесса смешивания сыпучих материалов, в частности кормов, получение высококачественной смеси за короткий промежуток времени и увеличение производительности смесителя за счет интенсификации процессов, проходящих в смесителе. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Аэродинамический смеситель используется в сельском хозяйстве, относится к смесеприготовлению, а конкретно к машинам для смешивания сыпучих материалов, в частности кормов, и может быть использован в комбикормовой, химической, пищевой, строительной и других отраслях промышленности.
Известно аэродинамическое устройство по патенту РФ №2294795. (МПК7 B01F 3/18, 13/02, опубл. в Б.И. №7, 2007 «Способ смешивания сыпучих материалов и аэродинамическое устройство для его осуществления»), содержащее конический корпус; крышку с коробами для выхода воздуха; камеру, установленную над крышкой с входными тангенциальными патрубками для подачи воздуха, снабженными дозирующими заслонками, причем патрубки имеют разные диаметры и расположены последовательно по нарастающей от меньшего диаметра к большему на одной горизонтальной плоскости; центробежное вентиляторное колесо с лопатками, установленное под крышкой; полый конус с отверстием в вершине, закрепленный под центробежным вентиляторным колесом днищем вверх, и патрубок выпуска частиц.
Недостатком известного устройства является низкая эффективность смешивания на центробежном вентиляторном колесе; наличие цилиндрической части у крышки и камеры смешивания, что способствует снижению создаваемого разрежения вентиляторным колесом из-за больших местных потерь при ударе о вертикальную стенку, при котором происходит нежелательное измельчение компонентов смеси; плохому разделению частиц смеси от воздуха.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению и выбранное в качестве прототипа является техническое решение по патенту №104480 (МПК7 B01F 3/00, опубл. в Б.И. №14, 2011 "Аэродинамический смеситель"), содержащее конический корпус, крышку с коробами выхода воздуха, камеру, установленную над крышкой с несколькими входными тангенциальными патрубками для совместной подачи воздуха и материала, центробежное вентиляторное колесо с лопатками, установленное под крышкой, полый конус с отверстием в вершине, закрепленный под центробежным вентиляторным колесом днищем вверх и, патрубок выпуска частиц. При этом боковые поверхности крышки выполнены в виде полой усеченной сферы с параллельными основаниями разного диаметра, а крышка установлена на конический корпус большим диаметром, соответствующим большему диаметру корпуса.
Недостатком известного устройства является низкая эффективность смешивания материалов на центробежном вентиляторном колесе и в камере смешивания, нерациональное использование мест забора материалов по входным жестко закрепленным тангенциальным патрубкам, расположенным на одной горизонтальной плоскости, и низкое давление, создаваемое вентиляторным колесом, что приводит к невозможности забора материала из мест, находящихся выше или ниже смесителя.
Задачи изобретения - повышение эффективности процесса смешивания сыпучих материалов, в частности кормов, получение высококачественной смеси за короткий промежуток времени и увеличение производительности смесителя за счет интенсификации процессов, проходящих в смесителе.
Для решения задачи аэродинамический смеситель, содержащий конический корпус, крышку с параллельными основаниями разного диаметра, с коробами выхода воздуха, камеру смешивания, установленную над крышкой с несколькими входными патрубками для совместной подачи воздуха и сыпучего материала, центробежное вентиляторное колесо с лопатками, установленное под крышкой, полый конус с отверстием в вершине, закрепленный под центробежным вентиляторным колесом днищем вверх, и патрубок выпуска частиц, в отличие от прототипа содержит камеру смешивания в виде полой полусферы, а входные патрубки закреплены к камере смешивания шарнирно; крышку, представляющую собой полый усеченный конус с отверстием в вершине и закругленными внутрь краями большего основания; вентиляторное колесо, состоящее из двух непараллельных дисков: нижнего горизонтального и верхнего в виде конуса с отверстием в вершине для подачи материала, при этом между дисками центробежного вентиляторного колеса плотно установлены лопатки в виде криволинейного желоба, а расстояние между дисками на периферии должно быть больше максимального размера частиц смешиваемых материалов для свободного их прохождения, при этом к внутренней поверхности лопаток жестко закреплены пружины с формой, соответствующей форме лопаток, и длиной, не выходящей за пределы вентиляторного колеса.
Выполнение камеры смешивания в виде полой полусферы позволит улучшить процесс взаимопроникновения частиц материалов, усложнить траекторию их движения, а именно увеличить площадь и время соприкосновения смеси с внутренней поверхностью камеры за счет образования направленного закрученного потока материалов. Одновременно с этим шарнирно установленные к камере смешивания входные патрубки обеспечивают рациональное расположение бункеров, питателей или мест забора материалов в смеситель и возможность подачи материалов, находящихся выше или ниже смесителя, а также способствуют подаче материалов по разным патрубкам с различными физико-механическими свойствами внутри камеры смешивания в разные направления.
Использование вентиляторного колеса в виде двух непараллельных дисков: нижнего горизонтального и верхнего в виде конуса с отверстием в вершине для подачи материала позволит создать концентрированный направленный поток смешиваемых материалов и воздуха, повысить создаваемое давление и скорость прохождения материала по вентиляторному колесу с одновременным уменьшением общих габаритных размеров вентиляторного колеса.
Крышка в виде полого усеченного конуса с отверстием в вершине и закругленными внутрь краями большего основания позволит осуществлять движение частиц материала по криволинейной траектории, тем самым увеличивая площадь и время соприкосновения смеси с внутренней поверхностью крышки, образуя направленный закрученный поток кормовоздушной смеси и снижая местные потери разрежения, что способствует улучшению условий сепарации смеси и стабилизации разрежения, а также обеспечивает направленное движение кормовой аэросмеси на разделение и устраняет нежелательное измельчение компонентов смеси о боковые внутренние стенки.
Лопатки вентиляторного колеса в виде криволинейных желобов с жестко закрепленными одним концом к их внутренней поверхности пружинами, с длиной, не выходящей за пределы вентиляторного колеса, и с формой, соответствующей форме лопаток, обеспечивают увеличение активной площади контакта смешиваемых материалов, повышение качества смешивания на вентиляторном колесе, при этом пружины выступают в виде дополнительных активаторов, усложняя траекторию движения смешиваемых материалов и способствуя интенсификации процесса смешивания.
По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, гарантирующих сущность заявляемого изобретения, не известна и не следует явным образом для специалиста из уровня техники. В результате патентного поиска не выявлена известность влияния новой совокупности признаков на достижение заявляемого технического результата, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критериям "новизна" и "изобретательский уровень".
Совокупность существенных признаков, характеризующих изобретение, в принципе может быть многократно использована в сельском хозяйстве, комбикормовой, химической, пищевой, строительной и других отраслях промышленности для смешивания сыпучих материалов и обеспечивает достижение поставленных задач изобретения, что говорит о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".
Сущность заявляемого решения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен аэродинамический смеситель - общий вид; на фиг. 2 - вид сверху; на фиг. 3 - разрез А-А вентиляторного колеса.
Аэродинамический смеситель (Фиг. 1) содержит конический корпус 1, крышку 2 с коробами 3 выхода воздуха, причем крышка установлена на конический корпус 1 большим основанием и представляет собой полый усеченный конус с отверстием в вершине и закругленными внутрь краями большего основания, камеру смешивания 4, установленную над крышкой 2 с входными шарнирно закрепленными к ней патрубками 5 (Фиг. 2) для подачи воздуха совместно с компонентами смеси, электродвигатель 6 (Фиг. 1), на валу которого закреплено центробежное вентиляторное колесо 7, состоящее из двух непараллельных дисков: нижнего горизонтального 8 и верхнего 9 в виде конуса с отверстием в вершине для подачи материала, с лопатками 10 в виде криволинейных желобов, к внутренней поверхности которых одним концом жестко закреплены пружины 11 с длиной, не выходящей за пределы вентиляторного колеса, и с формой, соответствующей форме лопаток (Фиг. 3), полый конус 12 с отверстием в вершине, закрепленный под центробежным вентиляторным колесом 7 днищем вверх, и патрубок 13 выпуска частиц.
Аэродинамический смеситель работает следующим образом. Потоки воздуха с взвешенными в нем отдельными компонентами смеси одновременно засасываются за счет создания разрежения лопатками 10 центробежного вентиляторного колеса 7 через входные патрубки 5, установленные к камере смешивания 4 шарнирно, которые направляют материал внутрь камеры смешивания 4 в различные стороны. В рабочей камере 4 потоки воздуха с взвешенными в нем компонентами смеси приобретают вращательное движение, что приводит к смешиванию компонентов смеси. Винтообразный поток сыпучей смеси за счет разрежения и силы тяжести поступает на вращающиеся лопатки 10 центробежного колеса 7. Здесь происходит дополнительное смешивание компонентов смеси благодаря криволинейной форме лопаток 10 и дисков 8, 9 вентиляторного колеса 7 и пружин 11. Далее смешиваемые материалы отбрасываются вместе с воздухом к внутренней закругленной поверхности крышки 2, а затем в конический корпус 1. В коническом корпусе 1 устройства под действием вихревого потока, образованного формой крышки 2, центробежных сил, сил трения и тяжести происходит эффективное разделение сыпучей смеси и воздуха. Сыпучая смесь заполняет конический корпус 1 до определенного уровня, который находится ниже полого конуса 12, и выпускается из конического корпуса 1 через патрубок 13. Воздух поступает в конус 12 и удаляется через выходные коробы 3.
Для обеспечения работоспособности аэродинамического смесителя необходимым является условие, что расстояние между дисками 8, 9 вентиляторного колеса 7 на периферии должно быть больше максимального размера частиц смешиваемых материалов для свободного их прохождения. Например, при смешивании сыпучих материалов, где наиболее крупными по размерам из всех компонентов смеси являются зерна пшеницы, с размерами зерен: длина - 6 мм, ширина - 2 мм, толщина - 3 мм, расстояние между дисками вентиляторного колеса на их периферии должно быть больше 6 мм для свободного прохождения зерен пшеницы.
Технико-экономический эффект достигается за счет повышения эффективности процесса смешивания сыпучих кормов и увеличения производительности смесителя.
1. Аэродинамический смеситель, содержащий конический корпус, крышку с параллельными основаниями разного диаметра, с коробами выхода воздуха, камеру смешивания, установленную над крышкой с несколькими входными патрубками для совместной подачи воздуха и сыпучего материала, центробежное вентиляторное колесо с лопатками, установленное под крышкой, полый конус с отверстием в вершине, закрепленный под центробежным вентиляторным колесом днищем вверх, и патрубок выпуска частиц, отличающийся тем, что камера смешивания выполнена в виде полой полусферы, а входные патрубки закреплены к камере смешивания шарнирно; крышка представляет собой полый усеченный конус с отверстием в вершине и закругленными внутрь краями большего основания; вентиляторное колесо состоит из двух непараллельных дисков: нижнего горизонтального и верхнего в виде конуса с отверстием в вершине для подачи материала, между дисками центробежного вентиляторного колеса плотно установлены лопатки в виде криволинейного желоба, при этом расстояние между дисками на периферии должно быть больше максимального размера частиц смешиваемых материалов для свободного их прохождения.
2. Аэродинамический смеситель по п. 1, отличающийся тем, что к внутренней поверхности лопаток одним концом жестко закреплены пружины с длиной, не выходящей за пределы вентиляторного колеса, и с формой, соответствующей форме лопаток.
