Барабанный смеситель Советский патент 1985 года по МПК B01F9/02 

Изобретение относится к области смешения сыпучих материалов и может быть использовано в химической, пищевой и фармацевтической промышленности.

Целью изобретения является интенсификация процесса смешения.

На чертеже показан барабанный смеситель в поперечном разрезе.

Смеситель содержит барабан 1, на внутренней поверхности которого установлены лопасти четные 2, 4 и 6, ..., п и нечетные 3 и 5, ..., п-1.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При врашении барабана 1, сыпучий материал- захватывается лопастями, поднимается и при выходе из «завала (сыпучий материал, находящийся в нижней части барабана) начинает ссыпаться с лопастей. При падении частицы сыпучего материала движутся, как тела, брошенны.й с начальной скоростью, в поле гравитационных сил. Траектория падения частиц зависит от вектора скорости в момент их отрыва от лопасти. Экспериментально установлено, что направление (угол наклона к горизонту) вектора скорости практически не зависит от положения лопасти и определяется только физико-механическими свойствами данного сыпучего материала, а модуль вектора скорости для данного материала зависит от физико-механических свойств материала и от длины пути частиц по лопасти. Поскольку длины нечетных и четных лопастей разные, разными будут и траектории падения частиц, что обеспечивает пересечение вееров падающего с лопастей материала, т.е. дополнительно образуются зоны активного смешения (зоны активного смешения заштрихованы) .

Сравнение предлагаемого устройства с известным проведено экспериментально на лабораторной установке с диаметром барабана 0,6 м. Сравнение проводилось следующим образом.

На внутреннюю поверхность барабана устанавливались лопасти с формой и размерами как у известного (количество лопастей изменялось от 6 до 18, длина 0,05-0,25 от внутреннего радиуса барабана, частота вращения барабана изменялась в диапазоне (0,1-0,4) от критической частоты вращения барабана). В барабан засыпался гранулированный полиэтилен двух цветов (черный и белый). Барабан приводился во вращение. Через определенное время барабан останавливался, отбирались пробы, определялась концентрация ключевого компонента (черные частицы) в пробах и по известной методике определялся коэффициент неоднородности ключевого компонента. После этого опыт повторялся при другом времени смешения. По результатам опытов строилась зависимость коэффициента неоднородности концентрации ключевого компонента от времени смешения для различных лопастей.

Результаты эксперимента показывают, что время смешения сыпучих материалов при использовании предлагаемого устройства может быть значительно снижено (на 10- 30%) по сравнению с временем смешения при использовании лопастей известного (при достижении одинакового значения коэффициента неоднородности концентрации ключевого компонента в конечной смеси).

Соотношения для определения длин лопастей получены следующим образом.

Рассмотрим падение материала с 2-х соседних лопастей 3 и 2. Lg- радиальная длина лопасти 3, LB- лопасти 2. Скорость частиц в момент отрыва от лопасти соответствен но Voi, Vo2; Поместим прямоугольную систему координат на ссыпающий край лопасти 3. Траектория частицы имеет вид 0

XI Voicos dio.- С -f Yi VoisindLnC+ J:j±

где Ota- угол трения покоя.

Координаты осыпающего края лопасти 2

в ХОУ соответственно равны

Хо2 (R-U)cosyj- (R-LB)cos-y2; ог (R-U)sinyi-(R-Ьв)81пУг J

где 1,1-углы характеризующие положа ние лопастей 3 и 2.

Траектория частицы в системе ХОУ

Ха Хог -Ь Vo2,cosoc -,

Ye YO, + Xt sinAr, f +- fСкорость частицы в момент отрыва от лопасти определяют из условия равноускоренного движения:

яТ/ПГ .

Voi - Ч cf40

V - c,V2LB

Vo2 - av-a-

где a - ускорение движения частиц и а g(smrfn-.Wj-CosQCiO

где --ускорение свободного падения; «ргр..-коэффициент трения движения.

Анализ приведенных соотношений, показывает, что-при количестве лопастей больше 12 соотнощение - (1,1-2) гарантирует стабильное пересечение вееров материала, осыпающегося с соседних, т.е. четных и нечетных лопастей.

Таким образом, как показывают результаты теоретических и экспериментальных исследований, численное значение отношения длин лопастей должно быть 1,1-2,

т.е. -tl (1,1-2), так как меньшее зна31162471д

чение чем 1,1 не гарантирует пересечениению материала на четной лопасти и, следовееров и интенсификацию процесса смеше-вательно, снижается интенсивиость процесния, а большее чем 2 приводит к уменьше-са смешения.

БАРАБАННЫЙ СМЕСИТЕЛ, включающий вращающийся барабан, на внутренней поверхности которого по периметру установлены лопасти, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса смещения, расстояние от стенки барабана до свободного конца лопасти для четных и нечетных лопастей различно, при этом длина нечетной лопасти L выбирается из соотношения La