ВИБРАЦИОННЫЙ СМЕСИТЕЛЬ Российский патент 2001 года по МПК B01F11/00 

Изобретение относится к технике смешивания сыпучих материалов и может быть использовано в различных отраслях производства при приготовлении однородной смеси, состоящей из двух и более компонентов.

Известен циркуляционный смеситель, включающий корпус с установленным внутри вращающимся конусом, содержащим окна и привод (Ю.И.Макаров. Аппараты для смешения сыпучих материалов. - М.: Машиностроение, 1973, с. 143 - 145). Однако данный смеситель имеет сложную конструкцию, что ограничивает его полезную емкость.

Прототипом данного смесителя является вибрационный смеситель сыпучих материалов, содержащий корпус, расположенный внутри него вибратор с дебалансом, установленный на опорах-пружинах, прикрепленных к станине (В.А. Членов, Н.В.Михайлов. Виброкипящий слой. - М.: Наука, 1972, с. 87 -88).

Недостатком конструкции такого смесителя является неравномерное распределение виброкипящего слоя по площади камеры вследствие смещения материала к одной из стенок, причем объем около другой стенки остается пустым. Это приводит к снижению эффективности работы смесителя.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы смесителя за счет улучшения условий циркуляции виброкипящего слоя смешиваемых компонентов.

Поставленная задача достигается тем, что в вибрационном смесителе для сыпучих материалов, содержащем горизонтальный осесимметричный корпус, снабженный торцевыми крышками, опоры и вибропривод, опоры установлены на торцевых крышках с возможностью свободного вращения корпуса, а вибрацию передают через опоры, причем опоры установлены на торцевых крышках с возможностью свободного вращения корпуса, а вибрацию передают через опоры; корпус снабжен дисбалансирующей массой; опоры установлены на торцевых крышках с эксцентриситетом относительно оси симметрии корпуса.

За счет передачи вибрации от вибропривода на осесимметричный корпус через опоры, внутри корпуса создается виброкипящий слой смешиваемых сыпучих материалов. Смещение виброкипящего слоя к одной из стенок вызывает вращение осесимметричного корпуса относительно опоры, т.к. опоры установлены на торцевых крышках с возможностью свободного вращения корпуса.

Вследствие вращения корпус, подвергаемого вибрации, повышается эффективность работы аппарата. Это происходит потому, что плотный вначале слой материала начинает периодически подбрасываться над вибрирующим днищем корпуса, а в образовавшийся под ним вакуум засасывается газ надслоевого пространства. При этом слой оказывается гидродинамически неустойчивым. Поток газа, проходя через неоднородность укладки, возрастает и засасывает частицы, образуя кратер, поверхность которого наклонена в горизонту (А.С. Заваров, А.П. Баскаков, С. В. Грачев. Химико-термическая обработка в кипящем слое. - М.: Машиностроение, 1985, с. 12 - 14). В результате смещения материала к боковой поверхности корпуса возникает крутящий момент, и корпус начинает вращаться. Вследствие этого перекос поверхности исчезает, что повышает эффективность работы смесителя в целом. При этом в вибрирующем и вращающемся корпусе смесителя существуют два контура циркуляции, между которыми происходит перераспределение материала, причем контуры циркулируют навстречу друг другу. При этом дополнительного привода для вращения не требуется, а также происходит улучшение условий циркуляции за счет выравнивания верхней границы слоя и увеличение числа контуров циркуляции.

Наличие дисбалансирующей массы на корпусе приводит к улучшению условий циркуляции и качества перемешивания, т.к. контуры циркуляции меняют свои размеры за один оборот корпуса вследствие изменения взаиморасположения дисбалансирующей массы и виброкипящего слоя.

Наличие эксцентриситета между осью вращения корпуса и его осью симметрии приводит к аналогичному эффекту, вследствие изменения взаиморасположения центра массы корпуса и виброкипящего слоя.

Наличие дисбалансирующей массы или эксцентричной установки корпуса в опорах повышает эффективность работы вибрационного смесителя вследствие изменений условий циркуляции в виброкипящем слое за одни оборот корпуса, т. к. это препятствует сегрегации компонентов, имеющей место при устойчивой циркуляции.

Сущность заявленного решения поясняется чертежом, где представлена конструкция вибрационного смесителя. Он состоит из горизонтального осесимметричного корпуса 1, снабженного торцевыми крышками 2 и установленного на опорах 3 с возможностью свободного вращения корпуса 1, а опоры 3 соединены с виброприводом 4.

Вибрационный смеситель работает следующим образом. Сыпучий материал с заданным соотношением компонентов предварительно загружают в корпус 1, например, через одну из торцевых крышек 2. Вибрационное воздействие от вибропривода 4 через опоры 3 передается на корпус 1 с сыпучим материалом. Параметры вибрации (амплитуда и частота) должны обеспечить переход сыпучего материала в виброожиженное состояние. Виброожиженный сыпучий материал переходит в упорядоченное циркуляционное движение, приводя во вращение корпус 1.

При завершении процесса смешивания (например, по времени) вибропривод 4 отключают и производят выгрузку готовой смеси.

При смешивании сыпучих материалов, компоненты которых существенно отличаются физико-механическими характеристиками, эффективность работы вибрационного смесителя может быть повышена путем закрепления на корпусе дисбалансирующей массы или путем установки осесимметричного корпуса в опорах с эксцентриситетом (не показано).

Предлагаемая конструкция вибрационного смесителя для сыпучих материалов обладает простотой конструкции, позволяет повысить эффективность смешивания и экономить энергозатраты, т.к. вибрация и вращение корпуса производятся от одного привода.

Пример. В вибрационном смесителе с внутренним диаметром корпуса 140 мм, длиной 70 мм приготавливали смесь "песок-соль" с равным массовым соотношением компонентов и степенью загрузки корпуса смесителя 0,6. Цилиндрический корпус был закрыт прозрачными торцевыми крышками и закреплен на подшипниковых опорах на горизонтальной оси. Вибропривод обеспечивал наложение вертикальной вибрации в диапазоне частот 10 - 60 Гц при амплитуде до 2,5 мм. При переходе сыпучего материала в виброожиженное состояние корпус приходил в устойчивое вращение. Так, например, при амплитуде 0,7 мм и частоте 30 Гц корпус совершал один оборот за 90 секунд, а при частоте 40 Гц за 45 секунд. При этом визуально наблюдалось выравнивание поверхности циркуляционных контуров и сокращение времени приготовления смеси до 20%.

Изобретение предназначено для смешивания сыпучих материалов и может быть использовано в различных отраслях производства при приготовлении однородной смеси, состоящего из двух и более компонентов. В предлагаемой конструкции вибрационного смесителя для сыпучих материалов, содержащей горизонтальный осесимметричный корпус, снабженный торцевыми крышками, опоры и вибропривод, опоры установлены на торцевых крышках с возможностью свободного вращения корпуса, а вибрацию передают через опоры, причем корпус может быть снабжен дисбалансирующей массой или установлен с эксцентриситетом относительно опор. Изобретение обеспечивает повышение эффективности работы смесителя за счет улучшения циркуляции виброкипящего слоя смешиваемых компонентов. Вследствие вращения корпуса наступает выравнивание верхней границы виброкипящего слоя и образование двух контуров циркуляции с встречным вращением, что улучшает работу смесителя. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Вибрационный смеситель для сыпучих материалов, содержащий горизонтальный осесимметричный корпус, снабженный торцевыми крышками, опоры и вибропривод, отличающийся тем, что опоры установлены на торцевых крышках с возможностью свободного вращения корпуса, а вибрацию передают на корпус через опоры. 2. Вибрационный смеситель по п.1, отличающийся тем, что корпус снабжен дисбалансирующей массой. 3. Вибрационный смеситель по п.1, отличающийся тем, что опоры установлены на торцевых крышках с эксцентриситетом относительно оси симметрии корпуса.