СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ПОРОШКОВ Российский патент 2006 года по МПК B01F7/04 B01F15/00 

Предлагаемое изобретение относится к области устройств для перемешивания порошкообразных материалов в химической и других отраслях промышленности. Для получения смесей порошков во многих случаях применяют смесители периодического действия. Исходные компоненты загружают в смеситель, перемешивают определенное время и затем готовую смесь выгружают на следующую технологическую фазу.

Обычно суммарный объем загруженных в смеситель компонентов составляет ˜0,6 от объема смесителя. Как правило, смесители с горизонтальным цилиндрическим корпусом имеют обычно до трех загрузочных люков, расположенных в верхней части корпуса или на общей крышке. Большее количество люков трудно разместить конструктивно. Указанные особенности приводят к тому, что при загрузке компонентов, количество которых в смеси составляет значительную часть, порошок, накапливаясь, образует конус с углом при основании, близком углу естественного откоса материала. Этот конус растет вверх, занимая сравнительно малый объем смесителя, и частично или полностью перекрывает входной люк, затрудняя дальнейшую загрузку. В случае загрузки нескольких компонентов в разные люки наличие ротора с лопастями усугубляет сложности загрузки, поскольку лопасти для создания условий интенсивного перемешивания устанавливаются на валу с угловым смещением, и вблизи люков может остановиться лопасть, частично перекрывая загрузочное отверстие и способствуя забивке люка во время загрузки. Вышесказанное особенно проявляется при работе с порошками, которые обладают плохой сыпучестью, комкуются, налипают на поверхности аппаратов.

В известных смесителях с тихоходными роторами-мешалками (А.Г.Касаткин. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1971 г., стр.756-757; Смесители для сыпучих и пастообразных материалов. Каталог ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, М., 1985 г., стр.17-22) эта проблема решается просто - во время загрузки компонентов мешалки включают, и они распределяют порошок по всему объему смесителя. Недостатком таких смесителей является их низкая производительность.

В высокопроизводительных смесителях плужного типа (такие смесители еще называются вихревыми смесителями) имеется один быстроходный ротор с лопастями в виде плугов (Смесители для сыпучих и пастообразных материалов. Каталог ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, М, 1985 г., стр.33-36). Во время перемешивания в вихревом смесителе порошок с большой скоростью перемещается во всем объеме смесителя и быстро достигается однородность смеси. Этот смеситель принят за прототип.

Недостатком прототипа является то, что при загрузке компонентов нельзя включать вращение ротора, т.к. порошок при этом интенсивно разбрасывается во все стороны, попадает также и в загрузочные люки и затрудняет процесс загрузки. Поэтому загрузку проводят частями, периодически прекращая подачу компонентов и включая на короткое время вращение ротора. В это время загруженный порошок распределяется в корпусе смесителя. Затем вращение ротора прекращают и снова продолжают загрузку компонентов. Такие остановки увеличивают время загрузки смесителя и, таким образом, снижают производительность фазы смешения компонентов.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение производительности и экономичности, а также повышение безопасности и надежности работы.

Технический результат достигается тем, что смеситель для порошков, содержащий неподвижный горизонтальный цилиндрический корпус, ротор с лопастями и привод, имеет в составе привода распределительную коробку с вспомогательным электроприводом, вал которого соединен посредством понижающей передачи с валом ротора, а ведомая шестерня понижающей передачи фиксируется относительно вала ротора зубчатой муфтой. Таким образом, привод ротора имеет распределительную коробку с двумя входными валами, один из которых соединен с основным электродвигателем, работающим во время операции перемешивания, а второй соединен с вспомогательным электродвигателем меньшей мощности и передает вращение ротору через понижающую передачу во время загрузки компонентов. В результате при загрузке происходит одновременно распределение порошка внутри смесителя медленно вращающимся ротором, т.е. операция загрузки производится без перерывов.

Повышение безопасности и надежности работы смесителя при переработке взрыво- и пожароопасных порошкообразных материалов достигается за счет обеспечения дистанционного переключения подвижного элемента зубчатой муфты пневмоцилиндром, при этом подвижный элемент зубчатой муфты связан с пневмоцилиндром через переключающий и фиксирующий механизм, содержащий кулачковый валик с двумя разнесенными по образующей выемками и переключающую вилку с двумя выступами, взаимодействующими с соответствующими выемками валика. Вилка преобразует вращательное движение кулачкового валика в поступательное движение подвижного элемента зубчатой муфты при переключении с операции загрузки на перемешивание и обратно. При этом в крайних положениях вилка фиксируется кулачковым валиком за счет выхода взаимодействующего выступа вилки из выемки на цилиндрическую поверхность валика. Такая фиксация позволяет снимать давление воздуха из полостей пневмоцилиндра после выполнения операции переключения муфты.

Указанные конструктивные особенности смесителя позволяют производить загрузку компонентов без ручных операций, не останавливая всего остального оборудования технологической фазы.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими чертежами.

На фиг.1 схематично изображен предлагаемый смеситель.

1 - корпус;

2 - ротор;

3 - редуктор;

4 - распределительная коробка;

5 - основной электродвигатель;

6 - вспомогательный электродвигатель;

7 - люк;

8 - затвор;

9 - шестерня;

10 - шестерня;

11 - зубчатая полумуфта;

12 - пневмоцилиндр;

13 - рычаг;

14 - ведомый вал;

15 - подвижная зубчатая полумуфта.

На фиг.2 изображен механизм переключения и фиксации зубчатой муфты.

10 - шестерня;

15 - подвижная зубчатая полумуфта;

16 - переключающая вилка;

17 - кулачковый валик;

18 - ось.

На фиг.3 изображен вид сверху механизма переключения и фиксации зубчатой муфты.

13 - рычаг;

16 - переключающая вилка;

17 - кулачковый валик;

18 - ось.

Смеситель состоит из неподвижного горизонтального цилиндрического корпуса 1, ротора 2 с лопастями и привода ротора. Привод ротора содержит редуктор 3, распределительную коробку 4, основной 5 и вспомогательный 6 электродвигатели. Корпус смесителя снабжен люками 7 для подсоединения коммуникаций подачи исходных компонентов и для осмотра. В нижней части корпуса имеется выгрузочное отверстие, запираемое во время работы затвором 8 с пневмоприводом. При разгрузке смесителя затвор 8 открывают и при вращении ротора 2 двигателем 5 производят выгрузку готовой смеси.

При выполнении операции перемешивания работает электродвигатель 5, передавая момент вращения ведомому валу 14 через зубчатую полумуфту 11 и подвижную зубчатую полумуфту 15. Для передачи момента вращения подвижная полумуфта 15 фиксируется относительно ведомого вала шпонкой, которая не препятствует перемещению полумуфты 15 в осевом направлении. В правом положении полумуфты 15 вращение ведомому валу передается от двигателя 5, в левом - через понижающую зубчатую коническую передачу от вспомогательного электродвигателя меньшей мощности 6.

Переключение подвижной полумуфты 15 из одного положения в другое производится пневмоцилиндром 12 через рычаг 13, кулачковый валик 17 и переключающую вилку 16.

Кулачковый валик 17 имеет две выемки, разнесенные по длине валика. С этими выемками при переключении взаимодействуют два выступа на переключающей вилке 16.

Процесс загрузки и перемешивания компонентов ведется следующим образом. При открытых крышках люков 7 подсоединяются гибкие рукава, соединяющие рабочую полость смесителя с дозирующими устройствами. Дозирующие устройства взвешивают и подают компоненты в заданном соотношении в смеситель. Подача компонентов может производиться непрерывным потоком или несколькими порциями. При загрузке компонентов в работу включается электродвигатель 6, который через шестерни 9 и 10 понижающей передачи через полумуфту 15 вращает ведомый вал 14 и ротор 2. Вращаясь, ротор своими лопастями непрерывно разравнивает загружаемый порошок, давая возможность беспрепятственно поступать в рабочую камеру смесителя очередным порциям компонентов. При этом скорость вращения ротора в несколько раз меньше, чем при перемешивании. В конкретном случае скорость принята в четыре раза меньше. Мощность двигателя 6 также в четыре раза меньше мощности основного двигателя 5. Поскольку операция загрузки длится во многих случаях продолжительнее, чем основная операция перемешивания, то применение вспомогательного двигателя меньшей мощности дает значительную экономию электроэнергии.

После окончания загрузки двигатель 6 отключается. Подается воздух в левую полость пневмоцилиндра 12, шток его перемещается вправо, поворачивая через рычаг 13 кулачковый валик 17 против часовой стрелки. Нижняя выемка кулачкового валика 17 взаимодействует с нижним выступом переключающей вилки 16, поворачивает ее относительно оси 18 по часовой стрелке, переводя полумуфту 15 в правое крайнее положение. При этом полумуфта 15 отсоединяет ведомый вал от вспомогательного двигателя и соединяет через полумуфту 11 с основным двигателем 5. Включается двигатель 5, ротор начинает вращаться со скоростью, необходимой для быстрого и качественного перемешивания компонентов. Через заданный промежуток времени операция перемешивания заканчивается, открывается затвор 8 и при вращающемся роторе производится выгрузка готовой смеси. После выгрузки двигатель 5 выключается, затвор 8 закрывается и смеситель готов к следующему циклу работы.

Наличие распределительной коробки с двумя входными валами, один из которых соединен с основным двигателем, а другой с вспомогательным двигателем, который передает вращение ротору через понижающую передачу, позволяет повысить производительность смесителя за счет сокращения времени операции загрузки компонентов. Применение вспомогательного электродвигателя меньшей мощности по сравнению с основным дает экономию электроэнергии.

Применение дистанционного переключения зубчатой муфты пневмоцилиндром, вращающим кулачковый валик с двумя выемками, которые взаимодействуют с двумя выступами переключающей вилки и перемещают, и затем фиксируют подвижный элемент муфты при переключении с операции загрузки на перемешивание и обратно, позволяет повысить безопасность и надежность работы со смесителем при работе с пожаро- и взрывоопасными порошкообразными материалами.

Испытания смесителя в опытно-промышленных условиях подтвердили его высокие эксплуатационные качества. Планируется его внедрение в производство в 2006 году.

Изобретение относится к устройствам для перемешивания порошкообразных материалов в химической и других отраслях промышленности. Смеситель для порошков содержит неподвижный горизонтальный цилиндрический корпус, ротор с лопастями и привод. Привод снабжен распределительной коробкой с вспомогательным электродвигателем небольшой мощности, вал которого соединен посредством понижающей передачи с валом ротора. Ведомая шестерня понижающей передачи фиксируется относительно вала ротора зубчатой муфты. Подвижный элемент зубчатой муфты связан с пневмоцилиндром через переключающий и фиксирующий механизм, содержащий кулачковый валик с двумя разнесенными по образующей выемками и переключающую вилку с двумя выступами, взаимодействующими с соответствующими выемками валика. Изобретение позволяет повысить производительность смесителя за счет сокращения времени операции загрузки компонентов, дает экономию электроэнергии, позволяет повысить безопасность и надежность работы смесителя. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Смеситель для порошков, содержащий неподвижный горизонтальный цилиндрический корпус, ротор с лопастями и привод, отличающийся тем, что привод снабжен распределительной коробкой с вспомогательным электродвигателем, вал которого соединен посредством понижающей передачи с валом ротора, при этом ведомая шестерня понижающей передачи фиксируется относительно вала ротора зубчатой муфтой.2. Смеситель для порошков по п.1, отличающийся тем, что подвижный элемент зубчатой муфты связан с пневмоцилиндром через переключающий и фиксирующий механизм, содержащий кулачковый валик с двумя разнесенными по образующей выемками и переключающую вилку с двумя выступами, взаимодействующими с соответствующими выемками валика.