АППАРАТ ДЛЯ ПОМОЛА И СМЕШИВАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК B02C19/22 

Изобретение относится к оборудованию для механической обработки дисперсных материалов путем совместного проведения процессов дезинтеграции и смешивания и может быть использовано в промышленности строительных материалов, в химической, металлургической, горнорудной, пищевой и других отраслях техники и технологии.

Основное назначение изобретения это приготовление различных тонкомолотых смесей легких сухих материалов, суспензий, эмульсий, вяжущих веществ непосредственно перед применением, сложных клеев, мастик, замазок и шпатлевок.

Известно устройство, содержащее рабочую камеру, внутри которой размещен измельчающий орган, выполненный в виде тороидно-винтовой спирали, один конец которой укреплен на валу электродвигателя, причем витки спирали расположены так, что с одной стороны их боковые поверхности соприкасаются между собой [1]
Недостатком этого устройства является наличие проскоков материала мимо зоны обработки.

Известен турбулентный смеситель, производящий смешивание за счет интенсивного движения смеси по сложной траектории, содержащий лопастной ротор и подшипниковую опору, кинематически связанные с приводом, размещенном на раме, к которой в свою очередь крепится конусообразный корпус смесителя. Очистка стенок корпуса приводится скребковым механизмом, размещенным внутри корпуса, кинематически связанного через траверсу с приводом [2]
Недостатком этого устройства является конструктивная невозможность смешивания материалов с высокой вязкостью и поверхностной активностью с одновременным помолом твердых частиц компонентов смеси.

Известна виброгазобетономешалка СММ-40Б, содержащая установленную на раме смесительную емкость с патрубками для загрузки и выгрузки и размещенный в ней вертикально лопастной вал, связанный с приводом [3]
Основным недостатком этого аппарата является низкое качество получаемых смесей. Это в первую очередь следует объяснить малоэффективным характером смешивания, так как воздействие на компоненты смеси производится по всему объему загрузки, и смесительный механизм не позволяет производить разрушение агломератов из частиц при одновременном распределении последних на микроуровне. При приготовлении смеси отсутствует активация вяжущих и не реализуются их потенциальные возможности, что приводит к перерасходу последних.

Изобретение решает задачу быстрого совместного помола и смешивания дисперсных материалов, обладающих повышенной реакционной способностью.

Сущность изобретения заключается в том, что в аппарате для помола и диспергирования, содержащем камеру для обработки с устройствами для загрузки и выгрузки, в которой установлена мешалка, связанная с приводом, в верхней части камеры над мешалкой установлен по крайней мере один рабочий орган в виде дугообразно изогнутой винтовой спирали, концы которой смонтированы на опорных валах, причем зоны захвата частиц обрабатываемого материала рабочим органом обращены к рабочим элементам мешалки, а плоскости, проходящие через оси вращения рабочих органов, составляют угол α 0 90^o с осью вращения мешалки.

Схема расположения рабочих органов и мешалки позволит для многих технологий обеспечить интенсивность процесса помола и смешивания. Направленность турбулентных потоков смеси к зонам захвата частиц в межвитковые клиновые пространства рабочих органов способствует преодолеть противодвижение частиц в потоке от рабочих органов под действием центробежных сил. Зазор между элементами мешалки и рабочих органов при этом должен быть не меньше, чем максимальный размер частиц исходных компонентов с целью предотвращения заклинивания и износа.

К тому же, если плоскости осей вращения рабочих органов образуют звезду в плане, то в этом случае имеется возможность наиболее равномерно заполнить рабочее пространство аппарата рабочими органами, образующими интенсивные зоны обработки материала, и оптимизировать движение потоков обрабатываемых материалов.

Установка рабочих органов таким образом, чтобы плоскости осей вращения были параллельны, перпендикулярны или тангенциальны относительно образующей поверхности вращения элементов мешалки позволяет равномерно по объему аппарата распределить активные зоны помола и диспергирования с учетом движущихся потоков частиц обрабатываемого материала.

Существует необходимость смещения плоскостей осей вращения рабочих органов относительно оси симметрии камеры обработки. Загрузка исходных компонентов в камеру обработки после дозирования связана с предварительным макросмешиванием компонентов. При размещении мешалки под загрузкой происходит более равномерное и быстрое смешивание компонентов с последующей совместной обработкой спиральными рабочими органами.

Для более устойчивой работы рабочего органа в смеси необходим стабилизатор, например, в виде вырожденного однополостного гиперболоида. Связь последнего с корпусом камеры через кронштейн дает возможность оградить или частично исключить поперечные колебания рабочего органа без значительного увеличения сопротивления подачи материала на обработку выполнения валов удлинителей в виде упругих элементов, позволяет разгрузить рабочий орган (спираль) от резких крутильных колебаний особенно в начальный момент обработки крупных частиц компонентов смеси.

Присутствие длинноволокнистых и пластичных малопрочных наполнителей в смеси объясняет необходимость иметь в камере обработки механизм с режущим характером воздействия на материал дисольвер.

С целью более рациональной организации потоков смеси мешалки и вращающихся рабочих органов приспособлены отбойные лотки с поверхностью, эквидистантной поверхности рабочих органов. Другое назначение отбойных лотков предохранение от поломки рабочего органа при выходе из строя соседнего.

Адаптированной мешалкой в виде прямой цилиндрической спирали с рабочими элементами на свободном конце и приводом на другом обеспечивается избирательное воздействие на смешиваемый материал и улучшение условий циркуляции обрабатываемого материала за счет транспортирующей способности спирали в вертикальном или горизонтальном направлении.

На фиг. 1 представлен аппарат для помола и смешивания; на фиг. 2 то же, вид сверху; на фиг. 3 аппарат на базе турбулентного растворосмесителя; на фиг. 4 и 5 соответственно расположение рабочих органов в плане с образованием звезды и смещенных рабочих органов относительно друг друга на фиг. 3; на фиг. 6 блок пружинных рабочих органов, смещенных относительно оси симметрии корпуса с мешалкой фиг. 2; на фиг. 7 взаимно-перпендикулярное расположение рабочих органов в плане фиг. 1; на фиг. 8 тангенциальное расположение плоскостей осей вращения рабочих органов; на фиг. 9 представлен аппарат с кронштейном и ограничителем перемещения; на фиг. 10 то же в сечении; на фиг. 11 конкретное исполнение рабочего органа с валами-удлинителями из упругих элементов; на фиг. 12 изображение рабочего органа с дисольвером; на фиг. 13 и 14 конкретное исполнение и установка отбойных лотков с эквидистантной поверхностью рабочего органа; на фиг. 15 - исполнение мешалки в виде цилиндрической спирали с рабочими элементами на свободном конце.

Аппарат для помола и смешивания, состоящий из рамы 1, привода 2, связанного в свою очередь посредством клиноременной передачи или редуктора 3 с валом 4 мешалки 6, вращение которой обеспечено подшипниковой опорой 5, закрепленной на днище камеры аппарата 7, на крышке или на стенке которой 8 размещен приводной электродвигатель 9, связанный через передачу 10 (на фиг. 1 и 2 не показано) с ведущим валом 11 активаторного рабочего органа в виде дугообразно изогнутой винтовой спирали 13, вращение которой обеспечивается на валах 11 и 14 в подшипниковых опорах 12 и 15. Загрузка и выгрузка материала осуществляется соответственно через отверстия 16 и 17.

Аппарат для помола и смешивания работает следующим образом.

Включается приводной электродвигатель 2 мешалки 6 через передачу или редуктор 3 и подшипниковую опору 5. Вращаясь на валу 4, мешалка 6 производит смешивание (предварительное) всех компонентов смеси, загружаемых через устройство 16 в камеру обработки 7. Включаются приводные электродвигатели 9 узла помола и активации, и через передачу 10, вал 11 и 14 в опоре 12 и 15 вращается винтовой рабочий орган в виде винтовой спирали 13. Потоки движения материала от мешалки встречаются с зонами захвата частиц обрабатываемого материала. Межвитковые клиновые пространства, обращенные к потоку расходящейся частью, увлекают в обработку частицы и путем интенсивного обжатия разрушают их. Транспортирующая способность пружинных рабочих органов значительна и поэтому потоки, образующиеся при их работе, необходимо направлять в противоток или наоборот по ходу движения основных потоков смеси, это зависит от технологии и физико-механических свойств обрабатываемых материалов.

Различное расположение рабочих органов в плане по отношению к оси мешалки или оси камеры аппарата позволят полно и рационально использовать конструктивные особенности аппарата для помола и смешивания различных материалов.

При загрузке материала значительные массы его подают с дозатора прямо на рабочие органы как мешалки, так и пружины. Для предохранения рабочего органа от поломок предусмотрен ограничитель перемещений 18 в виде выраженного двухполосного гиперболоида, форма которого продиктована условиями работы рабочего органа в абразивной среде. К тому же необходимо учитывать направление потоков движения материала с тем, чтобы не создавать препятствий и сопротивлений прямого попадания в зону обработки, а наоборот помогать движению.

Особо прочные частицы материала дают импульсное нагружение рабочего органа на кручение. Эту проблему снимают валы-удлинители 23, в виде упругих элементов. Длинномерные, волокнистые частицы материала измельчаются дисольвером 19, состоящим из узла крепления 20 и упругого элемента 21.

Отбойные лотки 22 крепятся к стенке или крышке 8 камеры обработки 7 с определенным зазором. Эквидистантность их поверхности позволяет избежать отбрасывания материала далеко от зоны захвата.

Обработанный материал таким образом выгружается в последствии через устройство 17, и аппарат готов к следующему циклу.

Мешалка в виде цилиндрической пружины 24 как адаптированный рабочий элемент очень эффективно производит смешивание особенно при выгрузке материала из устройства, находящегося под ее рабочими элементами.

Использование: для помола и смешивания. Сущность изобретения: устройство содержит камеру для обработки с устройствами для загрузки и выгрузки, приводную мешалку, снабжено по крайней мере одним дополнительным рабочим органом, установленным над мешалкой. Дополнительный рабочий орган выполнен в виде дугообразно изогнутой винтовой спирали. Концы спирали смонтированы на опорных валах. Зоны захвата частиц обрабатываемого материала рабочим органом обращены к рабочим элементам мешалки. Плоскости, проходящие через оси вращения рабочих органов, составляют угол α =0 - 90^o с осью вращения мешалки. 10 з.п.ф-лы, 15 ил.

1. Аппарат для помола и смешивания, содержащий камеру для обработки с устройствами для загрузки и выгрузки, в которой установлена мешалка, связанная с приводом, отличающийся тем, что он снабжен по крайней мере одним дополнительным рабочим органом, установленным в верхней части камеры над мешалкой и выполнен в виде дугообразно изогнутой винтовой спирали, концы которой смонтированы на опорных валах, причем зоны захвата частиц обрабатываемого материала рабочим органом обращены к рабочим элементам мешалки, а плоскости, проходящие через оси вращения рабочих органов, составляют угол α = 0 - 90^° с осью вращения мешалки. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что дополнительные рабочие органы выполнены с осями вращения, расположенными в плоскостях, образующих в плане звезду. 3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что дополнительные рабочие органы выполнены с осями вращения, расположенными в параллельных плоскостях. 4. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что дополнительные рабочие органы выполнены с осями вращения, расположенными во взаимно перпендикулярных плоскостях. 5. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что дополнительные рабочие органы выполнены с осями вращения, расположенными в плоскостях, размещенных тангенциально относительно образующей поверхности вращения мешалки. 6. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что дополнительные рабочие органы смещены относительно оси симметрии камеры. 7. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что дополнительный рабочий орган выполнен с по крайней мере одним ограничителем перемещения в виде вырожденного однополостного гиперболоида, закрепленного посредством кронштейна на корпусе камеры. 8. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что дополнительный рабочий орган выполнен с валами-удлинителями в виде упругих элементов. 9. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что дополнительный рабочий орган выполнен с диспергирующим дисольвером. 10. Аппарат по пп.1 7, отличающийся тем, что он снабжен лотками, расположенными между дополнительными рабочими органами и выполненными с поверхностью, эквидистантной наружной поверхности дополнительных рабочих органов. 11. Аппарат по п.1 10, отличающийся тем, что мешалка выполнена в виде цилиндрической спирали со смесительными элементами на ее свободном конце.