СМЕСИТЕЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ СУХОГО СМЕШИВАНИЯ И ПОКРЫВАНИЯ Российский патент 2024 года по МПК B01F27/1121 B01F29/86 B01J2/10 B01J2/12 

Настоящее изобретение относится к инструменту для сухого смешивания и покрывания порошкообразных смесей. При сухом смешивании выполняют смешивание друг с другом нескольких сухих и часто порошкообразных материалов. При покрывании может происходить обволакивание более крупных частиц порошка в процессе сухого смешивания путем одновременного отложения значительно более мелких частиц на поверхности более крупных частиц. В качестве альтернативы или в сочетании с более мелкими частицами, на крупный порошок могут быть в очень небольших количествах нанесены жидкости, которые смачивают поверхность частицы, по возможности, полностью.

Из WO 2012/123441 A1 известны вихревые инструменты для интенсивного смесителя для микрогранулирования влажных смесей твердых веществ, в которых имеется крепежный стержень и закрепленный на этом стержне приблизительно дискообразный элемент диаметром d с верхней поверхностью, нижней поверхностью и соединяющей верхнюю и нижнюю поверхности окружной поверхностью, при этом окружная поверхность снабжена множеством канавок, проходящих параллельно оси стержня, при этом каждая канавка имеет две идущие от окружной поверхности ко дну канавки стенки канавки, так что между каждыми двумя соседними канавками образуется по зубцу.

Понятие «окружная поверхность» здесь означает, что стенка канавки и дно канавки не являются частью окружной поверхности. Поэтому окружная поверхность прерывается привнесенными канавками. Если дискообразный элемент является точно круглым, то окружная поверхность лежит на окружности этого дискообразного элемента.

В известном вихревом инструменте установлено определенное направление вращения инструмента. Поэтому опережающая в направлении вращения стенка канавки снабжена элементом из твердого сплава для уменьшения износа инструмента, в частности на радиально наружном конце.

Хотя при микрогранулировании влажных смесей твердых веществ истирание инструмента нежелательно, поскольку это ведет к уменьшению выхода, все-таки неизбежно истирание незащищенной элементом из твердого сплава стенки канавки. Небольшое количество продукта истирания попадает в смесь и неизбежно смешивается с продуктом, что, в прочем, в случаях обычного применения не вызывает проблем.

Следовательно, известный инструмент принципиально не походит для сухого смешивания и покрывания порошкообразных смесей, в частности, когда они должны быть максимально свободны от железа, так как из-за его конструкции нельзя исключить попадание продуктов истирания изготовленного из железа инструмента в смесь, чего, однако, категорический следует избегать в случае сухого смешивания, не допускающего загрязнения. Например, при изготовлении материала катода для накопителя энергии любое загрязнение смеси, например, из-за истирания инструмента, нужно исключить.

Из US 5409313 А1 также известно устройство для деагломерации порошка в смеси из жидкости и порошка. Это устройство содержит смесительный резервуар, расположенный в смесительном резервуаре смесительный диск и отклоняющую пластину. Диск имеет множество составных зубцов, которые установлены радиально и с возможностью снятия по периферии диска. Каждый составной зубец состоит из основы, на которой закреплена передняя пластина, которая состоит предпочтительно из керамического материала, такого как карбид вольфрама.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является предоставление инструмента, пригодного для особенно свободного от загрязнений сухого смешивания, сухого диспергирования и покрывания порошкообразных смесей.

Согласно изобретению, эта задача решена посредством того, что дискообразный элемент имеет основную часть и по меньшей мере один прикрепленный к основной части износостойкий элемент, при этом по меньшей мере один граничащий с окружной поверхностью участок каждой стенки канавки образован упомянутым по меньшей мере одним износостойким элементом, причем нижняя поверхность имеет по меньшей мере один завихритель, который выступает над нижней поверхностью, причем завихритель расположен ближе к крепежному стержню, чем дно канавки.

Согласно изобретению, износостойким элементом облицована не только стенка канавки, которая ориентирована в направлении вращения, но и противолежащая стенка канавки и, лучше всего, также окружная поверхность на радиально наружном конце зубцов. Эксперименты показали, что истирание происходит, главным образом, на участках стенки канавки, которые примыкают к окружной поверхности.

Благодаря применению износостойких элементов на обеих стенках канавки может быть существенно уменьшен износ, соответственно, истирание и обеспечена возможность работы с минимальным загрязнением.

В принципе, также возможно, чтобы весь зубец или даже группа зубцов была образована как износостойкий элемент. Также возможно, чтобы каждый зубец был снабжен защищающим от износа наконечником, покрывающим зубец.

Во всех этих случаях граничащий с окружной поверхностью участок каждой стенки канавки образован по меньшей мере одним износостойким элементом. Поэтому в одной канавке может быть предусмотрено нескольких износостойких элементов, которые образуют по меньшей мере участки противолежащих стенок канавки, или целые группы зубцов или же только отдельные зубцы могут быть выполнены как износостойкие элемент. Однако, в каждом случае гарантируется, что по меньшей мере один граничащий с окружной поверхностью участок каждой стенки канавки образован из износостойкого материала.

Под износостойким материалом понимается любой материал, который обладает повышенной по сравнению с материалом основного тела износоустойчивостью.

Соответствующему изобретению осуществлению свойственно преимущество, заключающееся в том, что направление вращения инструмента еще в процессе работы может быть изменено, чтобы проводить процесс с минимальными, по возможности, завихрениями пыли.

Предпочтительно, износостойкий элемент состоит из твердого сплава. Однако, также с успехом могут быть применены другие износостойкие неметаллические материалы, например, керамика.

В одном другом предпочтительном варианте осуществления изобретения предусматривается, что обе стенки канавки и, предпочтительно, также дно канавки образовано упомянутым по меньшей мере одним износостойким элементом. Другими словами, не только примыкающий к окружной поверхности участок стенки канавки снабжен износостойким элементом, соответственно, образован им, но и вся стенка канавки и, предпочтительно, также дно канавки. Сверх того, и окружная поверхность между двумя канавками может быть снабжена износостойким элементом или образована им. Благодаря этому истирание может быть дополнительно уменьшено.

В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения износостойкий элемент состоит из нескольких частей (является составным).

Было обнаружено, что дно канавки имеет простирающуюся от первой стенки канавки до второй стенки канавки длину, которая составляет по меньшей мере 10%, предпочтительно по меньшей мере 25% длины стенки канавки от дна канавки до окружной поверхности.

Кроме этого, по меньшей мере 20%, предпочтительно по меньшей мере 50% длины стенки канавки должно быть образовано упомянутым по меньшей мере одним износостойким элементом.

Показанным в цитируемом выше документе WO 2012/123441 V-образным канавкам в процессе сухого смешивания свойственен недостаток, заключающийся в том, что при определенных обстоятельствах компоненты смеси, в частности, в случае когезивных исходных материалом, накапливаются вблизи дна канавки и больше не принимают участия в процессе смешивания. Благодаря описываемому выполнению дна канавки, в частности, в области дна канавки, канавка значительно больше, так что значительно уменьшена опасность того, что компоненты смеси будут задерживаться на дне канавки.

Для обеспечения эффективного перемешивания канавки не должны быть слишком маленькими.

В одном другом предпочтительном варианте осуществления изобретения стенка канавки имеет простирающуюся от окружной поверхности до дна канавки длину, которая является от 0,05 до 0,4-кратной, предпочтительно от 0,1 до 0,3-кратной, и лучше всего от 0,15 до 0,25-кратной диаметру d дискообразного элемента.

Согласно изобретению предусмотрено, что нижняя поверхность имеет по меньшей мере один завихритель, который выдается над нижней поверхностью, при этом, предпочтительно, предусмотрено несколько завихрителей, которые особенно предпочтительно расположены с одинаковым в окружном направлении угловым расстоянием.

При помощи завихрителей смешиваемый материал (смесь), который оказывается под диском, оттесняется наружу и вверх, так что он может течь в канавках вверх. Благодаря этому предотвращается оседание компонентов смеси на дне контейнера, в котором установлен инструмент, и неучастие в дальнейшем процессе смешивания. Предпочтительно, завихритель состоит из износостойкого материала, например, твердого сплава или керамики. Завихритель также может состоять из закаленного металла, например, из закаленной стали.

Было обнаружено, что для осуществления эффективного перемешивания нужно по меньшей мере четыре завихрителя. Лучше всего, если имеется даже десять или более завихрителей.

В одном другом предпочтительном варианте осуществления изобретения предусматривается, что по меньшей мере один завихритель может перемещаться вперед-назад между двумя положениями, причем в первом положении завихритель меньше выступает над нижней поверхностью, чем во втором положении.

При этом, завихритель по меньшей мере во втором положении может быть закреплен таким образом, что в ходе работы инструмента невозможно никакое случайное движение завихрителя между первым и вторым положением. Например, завихритель может быть переставляемым в длину так, что за счет перестановки длины осуществляется движение между первым и вторым положением.

В качестве альтернативы, длина, на которую завихритель в осевом направлении выступает над нижней поверхностью дискообразного элемента, может быть реализована посредством того, что завихритель привинчен на дискообразный элемент, и одна или несколько подкладных шайб расположено между завихрителем и дискообразным элементом для изменения указанной длины.

Благодаря этим мерам возможно расположить завихритель по возможности ближе к поверхности контейнера, в котором установлен инструмент. Как правило, желательно, чтобы по меньшей мере один завихритель и, предпочтительно, два завихрителя были расположены вплотную ко дну контейнера, чтобы очищать его от налипшего материала. Предпочтительно, расстояние между нижним краем завихрителя и верхним краем дна контейнера составляет от нескольких десятых миллиметра до нескольких миллиметров, лучше всего, от 0,2 мм до 5 мм. Тогда остальные завихрители могут находиться на значительно большем расстоянии от поверхности дна контейнера.

Также может быть необходимо перемещать весь инструмент в осевом направлении в направлении дна, чтобы отделить инструмент от соответствующего привода или фланца с центрирующим элементом. Это также возможно благодаря соответствующим изобретению мерам, поскольку в этом случае завихрители могут перемещаться из второго в первое положение, так что между завихрителями и дном контейнера остается более значительное расстояние и весь инструмент может аксиально перемещаться для разъединения с приводом.

Это также может быть осуществлено благодаря тому, что в завихрителе имеется резьбовое отверстие, в которое входит винт, проходящий через сквозное отверстие в дискообразном элементе, для закрепления завихрителя. Если инструмент нужно аксиально переместить в направлении дна контейнера, то аксиально дальше выступающие завихрители должны быть отсоединены от дискообразного элемента и сняты в радиальном направлении.

В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения завихритель также образован износостойким элементом. Например, износостойкий элемент может состоять из группы зубцов и отформованного за одно целое, например, припаянного завихрителя.

Было обнаружено, что завихритель расположен ближе к крепежному стержню, чем дно канавки, при этом предпочтительно расстояние между крепежным стержнем и завихрителем составляет >50%, предпочтительно >75%, и лучше всего от 80 до 98% расстояния между дном канавки и крепежным стержнем.

Настоящее изобретение также относится к устройству для сухого смешивания и покрывания порошкообразных смесей, включающему в себя контейнер и расположенный в нем соответствующий изобретению инструмент.

При этом, является предпочтительным, чтобы контейнер мог вращаться вокруг оси контейнера, которая отстоит от оси крепежного стержня, при этом предпочтительно диаметр d дискообразного элемента составляет от 30 до 70% диаметра контейнера.

В одном другом предпочтительно варианте осуществления изобретения предусматривается, что инструмент позиционирован внутри контейнера таким образом, что наименьшее расстояние между окружной поверхностью инструмента и стенкой контейнера меньше 10% диаметра контейнера.

Другие преимущества, признаки и возможности применения изобретения станут понятны из нижеследующего описания предпочтительного варианта осуществления и прилагаемых чертежей. Показано:

Фиг. 1 - вид в перспективе первого варианта осуществления изобретения,

Фиг. 2 - фрагмент первого варианта осуществления изобретения,

Фиг. 3 - фрагмент вида в перспективе второго варианта осуществления изобретения,

Фиг. 4 - вид в перспективе третьего варианта осуществления изобретения.

На фиг. 1 показан вид в перспективе первого варианта осуществления изобретения.

Соответствующий изобретению инструмент 1 имеет крепежный стержень 2 с фланцем 3. При помощи фланца 3 инструмент может быть закреплен на приводе (не показан) и приведен во вращение вокруг оси крепежного стержня 2.

На конце инструмента 1, обращенном от фланца 3, расположен дискообразный элемент 4, ось которого совпадает с осью крепежного стержня 2.

Дискообразный элемент имеет верхнюю поверхность, которая видна на фиг. 1, нижнюю поверхность, которая не видна на фиг. 1, и соединяющую верхнюю и нижнюю поверхности окружную поверхность. Можно видеть, что дискообразный элемент имеет множество зубцов 5, которые образованы канавками, проходящими параллельно оси стержня. За счет введения канавок в дискообразный элемент между канавками остаются зубцы 5. В представленном варианте осуществления обе стенки канавки облицованы износостойким элементом 6 из твердого сплава. В этом варианте осуществления на каждой стенке канавки размещено три части износостойкого элемента 6. При этом, радиально наружные части износостойкого элемента расположены на том участке стенки канавки, который примыкает к окружной поверхности. Все другие износостойкие элементы на стенке канавки примыкают, предпочтительно, непосредственно ко дну канавки, к позиционированной радиально дальше наружу части износостойкого элемента. Дно 7 канавки в этом варианте осуществления не облицовано износостойким элементом.

Однако, таким образом также возможно облицевать полностью стенки канавки и дно, а также и окружную поверхность между двумя канавками износостойким элементом или несколькими износостойкими элементами, чтобы уменьшить истирание. Все другие части смесительного инструмента, которые могут вступать в контакт со смешиваемым материалом, например, крепежный стержень и дискообразный элемент, в одном предпочтительном варианте осуществления защищены от износа путем нанесения износостойкого слоя. Этот слой может быть получен, например, путем закалки поверхности или нанесения покрытия. При этом, покрытие может состоять из полимерного материала, например, полиуретана, или быть получено путем закалки поверхности. Особенно предпочтительным является напыляемое покрытие из керамического материала или твердого сплава. При этом, толщина напыляемого покрытия должна составлять, по возможности, по меньшей мере 0,1 мм и особенно предпочтительно более 0,4 мм. Кроме этого, выгодно, когда шероховатость поверхности покрытия выбрана так, чтобы приставал имеющий толщину в несколько слоев частиц слой продукта, что защищает инструмент от истирания и, таким образом, от износа.

На нижней поверхности дискообразного элемента расположены завихрители 8 и 8', которые выступают над нижней поверхностью. В показанном примере завихритель 8 является переставляемым по высоте, то есть, выполнен так, что может перемещаться вперед-назад между двумя положениями, соответственно, переставляться (регулироваться) в своей длине, причем завихритель 8 в первом положении меньше выступает над нижней поверхностью, чем во втором положении.

На фиг. 2 показан увеличенный вид дискообразного элемента с завихрителями согласно фиг. 1. Завихритель 8 прикреплен к дискообразному элементу 4 при помощи разъемного винтового соединения 12. Чтобы достичь максимально малого расстояния до дна контейнера и компенсировать производственные допуски, между завихрителем 8 и дискообразным элементом 4 установлена одна или несколько подкладных шайб 11. Если производственные допуски очень малы, от подкладных шайб можно полностью отказаться.

На фиг. 3 и 4 показаны два других варианта осуществления изобретения. На фиг. 3 представлен вид инструмента сверху в перспективе, тогда как на фиг. 4 показан вид инструмента снизу.

Где это возможно, для одинаковых элементов использованы те же ссылочные позиции, что и на фиг. 1. Представленный на фиг. 3 и фиг. 4 инструмент отличается от варианта осуществления на фиг. 1, с одной стороны, завихрителями 8', которые в этом варианте осуществления изобретения не могут переставляться по высоте, и конструкцией частей 6' износостойкого элемента.

На фиг. 3 показан вариант осуществления изобретения, в котором износостойкий элемент 6' состоит из отдельных зубцов, например, полностью изготовленных из керамики. Износостойкие элементы 6' вставлены с геометрическим замыканием в соответствующие выемки в основной пластине при помощи шипа на конце износостойкого элемента, так что они не могут перемещаться в радиальном направлении. Вертикальное движение износостойкого элемента в выемке может быть предотвращено, например, при помощи круглой или кольцеобразной закрывающей пластины на верхней и нижней стороне основной пластины, частично или полностью перекрывающей выемку. Противоположный шипу конец износостойкого элемента представляет собой зубец 5 со стенками 9 и 10 канавки и дном 7 канавки. Завихрители 8' могут быть прикреплены к износостойким элементам 6'.

Как можно видеть, в частности, на фиг.4, износостойкий элемент износа в данном случае состоит из нескольких частей 6' износостойкого элемента, каждая из которых, в свою очередь, образует семь зубцов 5 инструмента. Другими словами, в этом варианте осуществления не только дно 7 канавки и стенки 9, 10 канавки облицованы износостойким элементом, например, из твердого сплава, но и весь зубец, то есть, вся часть 6' износостойкого элемента изготовлена здесь, например, из твердого сплава. На фиг. 4 видна нижняя поверхность упомянутого по существу дискообразного элемента. Также можно видеть, что завихрители 8' прикреплены к частям 6' износостойкого элемента.

Список ссылочных позиций

1 Инструмент

2 Крепежный стержень

3 Фланец

4 Дискообразный элемент

5 Зубцы

6, 6' Износостойкий элемент

7 Дно канавки

8, 8' Завихрители

9 Стенка канавки

10 Стенка канавки

11 Подкладная шайба

12 Винтовое соединение

Настоящее изобретение относится к инструменту для сухого смешивания и покрывания порошкообразных смесей. Инструмент (1) для сухого смешивания и покрывания порошкообразных смесей содержит крепежный стержень (2) и закрепленный на нем дискообразный элемент (4) диаметром d с верхней поверхностью, нижней поверхностью и соединяющей верхнюю и нижнюю поверхности окружной поверхностью, причем дискообразный элемент (4) имеет проходящие параллельно оси стержня канавки, причем каждая канавка имеет две идущие от окружной поверхности ко дну (7) канавки стенки (9, 10) канавки, причем между двумя канавками образуется зубец (5), причем дискообразный элемент (4) имеет основную часть и по меньшей мере один прикрепленный к основной части износостойкий элемент (6, 6'), причем по меньшей мере один граничащий с окружной поверхностью участок каждой стенки (9, 10) канавки образован упомянутым по меньшей мере одним износостойким элементом (6, 6'), причем нижняя поверхность имеет по меньшей мере один завихритель (8, 8'), который выступает над нижней поверхностью, причем завихритель (8, 8') расположен ближе к крепежному стержню (2), чем дно (7) канавки. Техническим результатом является создание инструмента, пригодного для свободного от загрязнений сухого смешивания, сухого диспергирования и покрывания порошкообразных смесей. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Инструмент (1) для сухого смешивания и покрывания порошкообразных смесей, содержащий крепежный стержень (2) и закрепленный на нем дискообразный элемент (4) диаметром d с верхней поверхностью, нижней поверхностью и соединяющей верхнюю и нижнюю поверхности окружной поверхностью, причем дискообразный элемент (4) имеет проходящие параллельно оси стержня канавки, причем каждая канавка имеет две идущие от окружной поверхности ко дну (7) канавки стенки (9, 10) канавки, причем между двумя канавками образуется зубец (5), отличающийся тем, что дискообразный элемент (4) имеет основную часть и по меньшей мере один прикрепленный к основной части износостойкий элемент (6, 6'), причем по меньшей мере один граничащий с окружной поверхностью участок каждой стенки (9, 10) канавки образован упомянутым по меньшей мере одним износостойким элементом (6, 6'), причем нижняя поверхность имеет по меньшей мере один завихритель (8, 8'), который выступает над нижней поверхностью, причем завихритель (8, 8') расположен ближе к крепежному стержню (2), чем дно (7) канавки.

2. Инструмент (1) по п.1, отличающийся тем, что износостойкий элемент (6, 6') состоит из твердого сплава или другого износостойкого неметаллического материала.

3. Инструмент (1) по п.1 или 2, отличающийся тем, что обе стенки (9, 10) канавки и предпочтительно также дно (7) канавки образованы износостойким элементом (6, 6').

4. Инструмент (1) по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что износостойкий элемент (6, 6') состоит из нескольких частей.

5. Инструмент (1) по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что дно (7) канавки имеет простирающуюся от первой стенки (9) канавки до второй стенки (10) канавки длину, которая составляет по меньшей мере 10%, предпочтительно по меньшей мере 25% длины стенки канавки от дна (7) канавки до окружной поверхности.

6. Инструмент (1) по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что стенка (9, 10) канавки имеет простирающуюся от окружной поверхности до дна (7) канавки длину, которая является от 0,05 до 0,4-кратной, предпочтительно от 0,1 до 0,3-кратной, лучше всего от 0,15 до 0,25-кратной диаметру d.

7. Инструмент (1) по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что предусмотрено несколько завихрителей (8, 8'), которые особенно предпочтительно расположены с одинаковым в окружном направлении угловым расстоянием.

8. Инструмент (1) по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один завихритель (8, 8') выполнен с возможностью перемещения вперед-назад между двумя положениями или выполнен с возможностью изменения по длине, причем в первом положении завихритель (8, 8') меньше выступает над нижней поверхностью, чем во втором положении.

9. Инструмент (1) по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что завихритель (8, 8') образован износостойким элементом (6, 6').

10. Инструмент (1) по одному из пп.1-9, отличающийся тем, что расстояние между крепежным стержнем (2) и завихрителем (8, 8') составляет >50%, предпочтительно >75%, лучше всего от 80 до 98% расстояния между дном (7) канавки и крепежным стержнем (2).

11. Устройство для сухого смешивания и покрывания порошкообразных смесей, содержащее контейнер и расположенный в нем инструмент (1) по одному из пп.1-10.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что контейнер выполнен с возможностью вращения вокруг оси контейнера, которая отстоит от оси крепежного стержня, причем предпочтительно диаметр d дискообразного элемента (4) составляет от 30 до 70% диаметра контейнера.

13. Устройство по п.11 или 12, отличающееся тем, что инструмент (1) позиционирован внутри контейнера таким образом, что наименьшее расстояние между окружной поверхностью инструмента (1) и стенкой контейнера меньше 10% диаметра контейнера.

14. Устройство по одному из пп.11-13, отличающееся тем, что расстояние между нижним краем завихрителя (8, 8') и верхним краем дна контейнера составляет от только нескольких десятых миллиметра до нескольких миллиметров, предпочтительно от 0,2 до 5 мм.