УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ СМЕШИВАНИЯ И СЕГРЕГАЦИИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ, НАХОДЯЩИХСЯ В ЖИДКОСТИ Российский патент 1999 года по МПК B01F3/12 B01F3/18 

Изобретение относится к технологии приготовления жидких абразивных смесей на основе сыпучих материалов и может быть использовано для исследования процессов смешивания и сегрегации сыпучих материалов, находящихся в жидкости.

Известно устройство для исследования процесса сегрегации модельных смесей в барабанном смесителе, содержащем барабан и привод его вращения (см., например, авторское свидетельство СССР N 1297894, МКИ 4 B 01 F 3/18).

Недостатком такого устройства является невозможность проведения исследования процесса смешивания по всему сечению засыпки материала, поскольку при остановке барабана поперечное сечение засыпки материала меняет форму. Качественный анализ смеси можно провести после остановки барабана только в области, которая осталась неподвижной относительно обечайки барабана. Частицы, лежащие за пределами этой области, изменили свое положение после остановки барабана и поэтому не могут быть подвергнуты анализу.

Эти недостатки частично устранены в устройстве для исследования процессов смешивания и сегрегации сыпучих материалов, содержащем барабан с одной прозрачной торцовой стенкой и привод его вращения, устройство снабжено прямоугольной пластиной шириной, равной длине барабана, с кромками, параллельными его образующей, изогнутой по длине, установленной внутри барабана с возможностью перемещения вдоль его радиуса и поворотом вокруг оси (cм., например, авторское свидетельство СССР N 1722550, МКИ 5 B 01 F 3/18).

Недостатком такого устройства является невозможность проведения исследования процессов смешивания и сегрегации сыпучих материалов, содержащих жидкость, так как сыпучий материал занимает объем на 15-20% больший, чем без жидкости и, следовательно, зажать изогнутой пластиной материал не удастся. Кроме того, при радиальном перемещении пластины возникает большое гидравлическое сопротивление, что усложняет выведение устройства на требуемый скоростной режим перемешивания.

По совокупности общих признаков в качестве прототипа выбрано устройство по авторскому свидетельству СССР N 1722550, МКИ 5 B 01 F 3/18).

Задачей изобретения является обеспечение отбора содержащего жидкость сыпучего материала при его обработке из любой части поперечного сечения барабана, а также уменьшение гидравлического сопротивления смеси при радиальном перемещении пластины и повышение надежности работы устройства.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для исследования процессов смешивания и сегрегации сыпучих материалов, содержащем барабан с одной прозрачной торцовой стенкой и прямоугольной пластиной шириной, равной длине барабана, с кромками, параллельными его образующей, изогнутой по длине, установленной внутри барабана с возможностью перемещения вдоль его радиуса и поворотом вокруг оси, привод его вращения, пластина выполнена перфорированной, а по ее краям установлены подпружиненные пластины шириной, равной ширине перфорированной пластины, на обращенных к стенке барабана кромках подпружиненных пластин установлены обтюраторы в виде полос из эластичного материала, или упругой сетки, при этом перфорация в пластине может быть выполнена с размерами, меньшими или большими диаметра зерен смеси.

Выполнение пластины перфорированной и установка по ее краям подпружиненных пластин шириной, равной ширине перфорированной пластины, обеспечивает проведение исследования процессов смешивания и сегрегации сыпучих материалов, содержащих жидкость, так как при остановке вращения барабана жидкость из сыпучего материала удаляется через перфорацию и через зазор между подпружиненными пластинами и стенкой барабана, и материал оказывается зажатым изогнутой пластиной между ее краями и стенкой барабана. Одновременно с отведением жидкости через перфорацию и зазоры между пластиной и барабаном происходит радиальное перемещение пластины и уплотнение сыпучего материала, при этом величина гидравлического сопротивления уменьшается до минимальной величины за счет отвода жидкости. Выполнение пластин подпружиненными обеспечивает повышение надежности работы устройства так как не требуется точного подведения перфорированной пластины к стенке барабана, а при попадании комков материала между торцом пластины и барабаном уплотнение восстанавливается при разрушении комков за счет перемещения пластины пружиной.

Установка на обращенных к стенке барабана кромках подпружиненных пластин обтюраторов в виде полос из эластичного материала обеспечивает повышение надежности работы устройства за счет уменьшения усилия прижима подпружиненных пластин. При вращении барабана сыпучие материалы, содержащие жидкость, деформируют обтюратор, который отгибается в направлении вращения, так как сыпучий материал воздействует на него. При остановке барабана деформирующие обтюратор силы исчезают и обтюратор восстанавливает начальную форму, дополнительно обеспечивая тем самым запирание смеси между перфорированной и подпружиненными пластинами и стенкой барабана. Одновременно снижается гидравлическое сопротивление радиальному движению пластины, так как для запирания материала не требуется разрушение агломерируемых частиц сыпучего материала по линии примыкания подпружиненных пластин к поверхности барабана.

Выполнение обтюраторов из упругой сетки решает задачу, описанную выше с одним существенным преимуществом - через него эффективнее отводится жидкость из смеси.

Выполнение в пластине перфорации с размерами отверстий, меньшими диаметра зерен смеси, применяется для смесей с большим разбросом размера частиц, не склонных к сводообразованию, и обеспечивает отвод жидкости из смеси в процессе зажима материала, так как жидкость через перфорацию имеет возможность покидать полость, заключенную между пластиной и обечайкой барабана через перфорацию в пластине, за счет этого достигается уменьшение гидравлического сопротивления в процессе радиального перемещения пластины.

Выполнение перфорации в пластине с размерами, большими диаметра зерен смеси, применяется для сыпучего материала, частицы которого отличаются малым разбросом размеров частиц и их плотности и способных образовывать на перфорированных участках своды, препятствующие перемещению частиц через перфорацию, что также обеспечивает отбор жидкости из смеси, содержащей жидкость в процессе зажима материала, так как жидкость через перфорацию имеет возможность покидать полость, заключенную между пластиной и обечайкой барабана, за счет этого достигается уменьшение гидравлического сопротивления в процессе радиального перемещения и при вращении барабана.

Сущность заявленного решения поясняется чертежами, на которых изображены: на фиг. 1 - общий вид предлагаемого устройства, продольный разрез, на фиг. 2 - схема распределения материала в поперечном сечении барабана, на фиг. 3 - схема "зажима" материала в барабане, на фиг. 4 - внешний вид верхней части прижимного устройства, на фиг. 5 - прижимное устройство с подпружиненной пластиной в исходном положении, на фиг. 6 - то же с подпружиненной пластиной в момент окончания "зажима" материала, на фиг. 7 - вариант конструкции с сетчатым обтюратором.

Предлагаемое устройство состоит из барабана 1, соединенного с приводом 2, прозрачной торцовой стенки 3 с центральным отверстием, изогнутой перфорированной пластины 4, установленной внутри барабана и соединенной с приводом радиального перемещения 5 и механизмом ее разворота 6 относительно оси барабана 1, закрепленными на валу 7, установленном на опорах 8 и снабженном тормозным устройством 9. В качестве привода радиального перемещения 5 и механизма разворота 6 пластины 4 могут использоваться различные механические, гидравлические и др. устройства, на чертеже условно не показанные. Ширина пластины 4 выбирается равной длине барабана 1. Выбор расстояния между прямолинейными кромками изогнутой пластины 4 и стенкой барабана 1 обусловлен возможностью свободного перемещения смеси без взаимодействия с изогнутой пластиной при смешивании.

При вращении барабана свободная поверхность материала искривляется. Форма искривления зависит от скорости вращения барабана и объема засыпанного материала. Пластину 4 изгибают таким образом, чтобы форма изгиба совпадала с формой свободной поверхности материала при вращении барабана, показанной на фиг. 2. Расстояние между прямолинейными кромками пластин 10 подбирается экспериментально, исходя из условия полного зажима слоя после отжима жидкости. По краям пластины 4 установлены пластины 10, ширина которых равна ширине пластины 4. Пластины 10 закреплены на пластине 4 с помощью стержней 11, установленных в продольных пазах 12, и соединены с пружинами 13. На обращенных к стенке барабана 1 кромках подпружиненных пластин 10 установлены обтюраторы 14 в виде полос из эластичного материала, возможен вариант выполнения обтюраторов 14 из упругой сетки, как показано на фиг. 7. Перфорация 15 в пластине 4 может быть выполнена с размерами, меньшими или большими диаметра зерен смеси 16.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. В случае исследования процесса сегрегации в барабан загружается жидкая смесь сыпучих материалов, В случае исследования процессов смешения в барабан 1 загружается через отверстие в торцовой стенке жидкость и однородный сыпучий материал. Изогнутая перфорированная пластина 4 с помощью механизма разворота 6 устанавливается внутри барабана 1 таким образом, чтобы прямолинейные кромки пластин 10 были параллельны образующей барабана. Приводом 2 барабан 1 приводится во вращение. Через прозрачную торцовую стенку 3 с центральным отверстием производят наблюдение за свободной поверхностью смеси 16 и путем поворота в опорах 8 вала 7 при отпущенном тормозном устройстве 9 пластина 4 устанавливается параллельно свободной поверхности движущейся смеси 16, после чего вал 7 затормаживается. Через определенный интервал времени изогнутая пластина 4 приводом радиального перемещения 5 подводится к поверхности смеси так, чтобы пластины 10 своими обтюраторами 14 прижались к стенке барабана 1. После поджатия слоя материала вал 7 растормаживается и начинает вращаться в опорах 8 вместе с барабаном 1. Слой материала оказывается зажатым между пластиной 4 и внутренней поверхностью барабана 1 и под действием привода радиального перемещения 5 жидкость из смеси 16 через перфорацию 15 в пластине 4 и через сетчатый обтюратор 14 удаляется из материала. При этом пластины 10, преодолевая усилие пружин 13, смещаются к середине изогнутой пластины 4, перемещаясь за счет движения стержней 11 в пазах 12. Начальное и конечное положение пластин 10 показано на фиг. 5 и 6, а при использовании обтюратора 14 начальное положение пластины 10 показано на фиг.7.

Возможность отбора материала из любой области поперечного сечения барабана достигается за счет того, что перед остановкой барабана подпружиненные изогнутые пластины перемещаются вместе с материалом и осуществляют его "зажим" между пластинами и обечайкой барабана с сохранением взаимного расположения частиц сыпучего материала, соответствующей его состоянию до "зажима", путем отжима жидкости из материала, что позволяет исследовать качество смеси без нарушения характерного качественного состояния смеси.

В устройстве прямоугольная пластина барабана выполнена перфорированной. По краям пластины установлены подпружиненные пластины шириной, равной ширине перфорированной пластины. На обращенных к стенке барабана кромках подпружиненных пластин установлены обтюраторы в виде полос из эластичного материала. Обтюраторы могут быть выполнены из упругой стенки. Перфорация в пластине может быть выполнена с размерами, меньшими или большими диаметра зерен смеси. При этом обеспечивается отбор содержащего жидкость сыпучего материала при его обработке из любой части поперечного сечения барабана, а также уменьшение гидравлического сопротивления смеси при радиальном перемещении пластины и повышение надежности работы устройства. 4 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Устройство для исследования процессов смешивания и сегрегации сыпучих материалов, находящихся в жидкости, содержащее барабан с одной прозрачной торцовой стенкой и прямоугольной пластиной шириной, равной длине барабана, с кромками, параллельными его образующей, изогнутой по длине, установленной внутри барабана с возможностью перемещения вдоль его радиуса и поворотом вокруг оси, и привод его вращения, отличающееся тем, что пластина выполнена перфорированной, а по ее краям установлены подпружиненные пластины шириной, равной ширине перфорированной пластины. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на обращенных к стенке барабана кромках подпружиненных пластин установлены обтюраторы в виде полос из эластичного материала. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что обтюраторы выполнены из упругой сетки. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что перфорация в пластине выполнена с размерами, меньшими диаметра зерен смеси. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что перфорация в пластине выполнена с размерами, большими диаметра зерен смеси.