НАСАДКА ВРАЩАЮЩЕГОСЯ БАРАБАНА Российский патент 2009 года по МПК B01F9/06 F26B11/04 

Изобретение относится к технике смешения гранулированных и сыпучих материалов в аппаратах барабанного типа и может быть использовано в химической, пищевой, микробиологической, энергетической и других отраслях промышленности.

Известна насадка для распределения, перемешивания и транспортировки твердой фазы во вращающемся барабанном аппарате, состоящая из пересыпных полок и транспортирующих винтовых поверхностей (см. авторское свидетельство СССР № 169500 B01F 9/02).

Недостаток насадки заключается в том, что эффективность ее работы недостаточно высока при приготовлении смеси трудносмешиваемых компонентов, склонных к сегрегации.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является насадка вращающегося барабана (см. В.Н.Долгунин, В.Я.Борщев, А.А. Уколов. Насадка вращающегося барабана. АС СССР № 1276887 по кл. F26В 11/04, 25/16), содержащая систему подъемных лопастей на внутренней его поверхности и отклоняющие элементы, установленные в приосевой зоне продольными параллельными рядами симметрично оси барабана, направленные в ряду либо к загрузочному, либо к разгрузочному его торцу.

Недостатком указанной насадки является недостаточное продольное перемешивание сыпучего материала, склонного к сегрегации вследствие неоднородности воздействия на частицы, различающиеся по размеру и плотности.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение надежности и качества смешения при приготовлении смеси из компонентов, склонных с сегрегации, вследствие существенного различия частиц по размеру и плотности.

Указанная техническая задача достигается тем, что в насадке вращающегося барабана, содержащей систему подъемных лопастей на внутренней его поверхности и установленные в приосевой зоне продольными параллельными рядами симметрично оси барабана, направленные в ряду либо к загрузочному, либо к разгрузочному его торцу, отклоняющие элементы жестко связаны с барабаном, имеют обоюдостороннюю рабочую поверхность и противоположное направление в смежных рядах.

На фиг.1 показан барабанный смеситель с предлагаемой насадкой, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Смеситель содержит вращающийся барабан 1, загрузочную камеру 2 с патрубком 3 для ввода компонентов смеси сыпучих матералов и разгрузочную камеру 4 с патрубком 5 для вывода готовой смеси. В барабане установлена система подъемных лопастей 6 и отклоняющих элементов 7.

Барабанный смеситель работает следующим образом.

При вращении барабана 1 лопасти 6 создают завесу из падающих частиц смеси, подаваемой через патрубок 3. Материал, попадая в завал, который образуется над лопастями в результате протекающего в нем процесса сегрегации, распределяется следующим образом: наиболее крупные и менее плотные частицы всплывают на поверхность завала, а мелкие и более плотные частицы погружаются к его ядру. Таким образом, подъемные лопасти заполняются первоначально крупными и менее плотными, а затем более мелкими и плотными частицами. В результате этого с поднимающихся лопастей 6 на отклоняющие элементы 7 ссыпается преимущественно мелкая и более плотная фракция смеси, которая перемещается в сторону наклона элементов 7. Вследствие противоположного наклона элементов в смежных рядах направление продольного перемещения указанной фракции периодически изменяется при вращении барабана. Аналогичный процесс протекает в области опускания лопастей, где завеса состоит преимущественно из крупной и менее плотной фракции. В результате того, что отклоняющие элементы имеют обоюдостороннюю рабочую поверхность и противоположный наклон в смежных рядах, каждая из фракций смеси, различающихся по размеру и плотности частиц, циклично отклоняется с равной интенсивностью, то в одну, то в другую сторону. Вследствие пульсирующего перемещения неоднородных компонентов смеси то к одному, то к другому торцу барабана интенсифицируется их продольное перемешивание и выравнивается время пребывания неоднородных частиц в аппарате. Барабан наклонен под некоторым углом в сторону рагрузки, и поэтому смесь постепенно перемещается в разгрузочной камере 4, где она выгружается через патрубок 5.

В отсутствие конструктивных элементов предлагаемого технического решения при совместном движении компонентов к выходу из барабана происходит их некоторое продольное смещение. Однако при вращении барабана в завал под действием сегрегации происходит разделение материала по плотности и размеру частиц, что является причиной неравнозначного воздействия на них элементов конструкции устройства и, как следствие, различного времени пребывания компонентов в барабане, слабого продольного перемешивания и низкого качества смеси.

Устанавливать отклоняющие элементы целесообразно в непосредственной близости от лопастей, поскольку указанные области характеризуются наивысшей плотностью потока падающих частиц (см. Картошкин А.Д., Шаповалова О.Г., Киприянов Ю.И. Получение минеральных удобрений в барабанах грануляторах-сушилках. Хим. пром., 1979, № 1, с.40-43). Ширина элементов может быть равна в пределе радиусу барабана за вычетом высоты подъемных лопастей.

Угол наклона отклоняющих элементов должен быть, очевидно, больше угла трения материала о поверхность элементов. Выбор длины отклоняющих элементов должен осуществляться из следующих соображений.

Поскольку интенсивность продольного перемешивания по длине насадочной части без большой погрешности можно принять постоянной, то весь аппарат или часть его можно представить в соответствии с ячеечной моделью как определенное число последовательно соединенных ячеек идеального перемешивания (см. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1973. - 752 с.).

В таком случае каждой ячейке будет соответствовать часть аппарата определенной длины. Из приведенной идеальной модели следует, что на участке барабана, соответствующем по длине одной ячейке, продольное перемешивание будет полностью компенсировать эффект сепарации. Эффективность продольного перемешивания будет увеличиваться с увеличением длины ячейки идеального перемешивания. Отсюда следует что длина отклоняющих элементов ограничивается исключительно расстоянием от оси барабана до засыпки материала в нем.

ПРИМЕР. В барабанном смесителе минеральных удобрений диаметром 2 м и длиной 2,5 м, имеющем на всей длине Г-образные лопасти высотой 0,25 м, в приосевой зоне симметрично оси корпуса установлены четыре ряда отклоняющих элементов. Отклоняющие элементы имеют обоюдостороннюю рабочую поверхность и установлены под углом 40° (угол трения материала о поверхность лотка равен 32°) к образующим цилиндрической поверхности барабана. Причем элементы смежных рядов наклонены к противоположным торцам барабана. В каждом ряду установлено по 7 отклоняющих элементов, имеющих ширину 0,7 м, а длину 0,8 м.

Предлагаемая насадка позволяет использовать эффект разделения частиц по размерам и плотности, наблюдаемый в завесе падающих частиц во вращающемся барабане с подъемными лопастями, для организации процесса приготовления смеси трудносмешиваемых сыпучих материалов, склонных к сегрегации. По сравнению с прототипом предлагаемое устройство отличается более высокими показателями надежности и качества смешения, что улучшает технико-экономические показатели функционирования оборудования.

Изобретение относится к технике смешения гранулированных и сыпучих материалов в аппаратах барабанного типа и может быть использовано в химической, пищевой, микробиологической, энергетической и других отраслях промышленности при смешивании сыпучих материалов, склонных к сегрегации. Насадка вращающегося барабана содержит систему подъемных лопастей на внутренней его поверхности и отклоняющие элементы, установленные в приосевой зоне продольными параллельными рядами симметрично оси барабана под углом к образующей цилиндрической поверхности. Отклоняющие элементы жестко связаны с барабаном, имеют противоположный наклон в смежных рядах и выполнены с обоюдосторонней рабочей поверхностью, обеспечивающей циклическое отклонение компонентов смеси с равной интенсивностью то к одному, то к другому торцу барабана. Технической задачей изобретения является повышение надежности и качества смешения при приготовлении смеси из компонентов, склонных к сегрегации, вследствие интенсификации их продольного перемешивания и выравнивания времени пребывания неоднородных частиц в аппарате. 2 ил.

Насадка вращающегося барабана, преимущественно смесительного устройства, содержащая систему подъемных лопастей на внутренней поверхности барабана и отклоняющие элементы, расположенные в приосевой зоне барабана продольными параллельными рядами симметрично его оси, под углом к образующей цилиндрической поверхности, отличающаяся тем, что отклоняющие элементы жестко связаны с барабаном, имеют противоположный наклон в смежных рядах и выполнены с обоюдосторонней рабочей поверхностью, обеспечивающей циклическое отклонение компонентов смеси с равной интенсивностью то к одному, то к другому торцу барабана.