Шнек устройства для переработки сыпучих материалов Советский патент 1986 года по МПК B29B7/42 B01F7/08 

2. Шнек по п. , отличающийся тем, что лопатки закреплены в двухзаходной винтовой канавке, которая выполнена на валу, с расстоянием между заходами, равным половине шага винтовой поверхности шнека.

1

Изобретение относится к химическому машиностроению, а именно к конст рукции смесителя непрерывного действия для сыпучих мелкодисперсных материалов, а также гранулированных пласт масс.

Цель изобретения расширение тех нологических возможностей устройства и интенсификация процесса смешения перемещаемых сыпучих г атериалов.

На фиг, I изображен участок рабочей части шнека в сборе; на фиг, 2 шнек, вид вдоль осевой линии вала; на фиг. 3 то же, сечение плоскостью, перпендикулярной плоскостям, соединенным на периметре лопаток па раллельных рядов; на фиг. 4 - соединение лопаток при однозаходной канав ке; на фиг. 5 - то же, при трехзаход- ной канавке.

Шнек устройства для переработки сыпучих материалов содержит вал 1, соединенный с приводом вращения (не показан) и имеющий винтовые канавки

2,например двухзаходные,и рабочую винтовую поверхность, каждая выполнена в виде ряда закрепленных на валу 1 рабочих элементов плоских лопаток

3,имеющих форму секторов. Сектора закреплены на валу 1 пшека вершиной центрального угла 4 с образованием окон а между плоскостями смежных лопаток 3, причем оси симметрии секторов лопаток 3 перпендикулярны продольной оси вала 1.

Установленные вдоль оси вала 1 лопатки 3 смонтированы параллельными рядами, причем угол oL между плоскостью лопатки 3 и осевой линией вала 1 есть угол подъема винтовой линии.. Если расстояние между винтовыми канавками 2 вала 1 равно половине шага винтовой линии, то кратчайшее расстояние между плоскостями лопаток 3 одного ряда равно /2 cosoi . Это рас-

3. Шнек по пп. 1 и 2, о т л и - .чающийся тем, что лопатки смонтированы с перекрытием кромок смежных лопаток на периметре шнека жестко соединены между собой.

стояние является одним из параметров, необходимых при определении наружного диаметра шиека.

Вид шнека вдоль осевой линии вала

(фиг, 2) показывает, что, например, в конкретной конструкции шнека на витке длиной в один шаг располагается восемь лопаток 3, которые, будучи вставленными вершиной центрального угла 4 в винтовую канавку 2 вала I, перекрывают одна другую на участок хД S и тогда участки 5-7 и т.д. (фиг, 1 и 2) и есть соединения между собой лопаток 3 параллельных рядов на периметре шнека, обеспечивающие создание жесткой конструкции. Сечение шнека плоскостью, перпендикулярной плоскостям лопаток 3 параллельных рядов, соединенных на периметре (фиг. 3), показывает как кромки лопаток 3 соединяются между собой и дает размерные характеристики, входящие в расчетную зависимость, определяющую наружный диаметр шнека и длину лопатки 3. Ширина винтовых канавок 2 соответствует толщине устанавливаемых в них лопаток 3. Плоскость лопатки 3 при перемещении ее центральной кромки вдоль винтовой канавки 2 с одной стороны вала 1 на противоположную совершает разворот на 90 . Следовательно, между смежными лопатками 3 на одной винтовой канавке 2 образуется расходящийся угол,

равный /п, где п - число лопаток 3, устанавливаемых на одном шаге винтовой линии вала 1. При этом точно такой же угол, но уже сходящийся, образуется ме:жду плоскостью лопатки 3 выбран-

ного ряда с ближайшими плоскостями лопаток 3 параллельных рядов, расположенных в смежных винтовых канавках 2 вала 1. Это дает возможность так подобрать длину и угол сектора лопаток

3„ что лопатки 3 параллельных рядов

состыкуются на периметре между собой т.е. создадут условия для их соединения, например, с помощью сварки и получения жесткой конструкции шнека.

Таким образом, если лопатка 3 шне ка имеет форму -сектора с углом, при котором, если смотреть на лопатки 3 вдоль оси вала 1, кромки лопаток 3 . на периметре касаются или даже несколько перекрывают одна другую, и дли- ну, при которой лопатки 3 параллельных рядов на периметре стыкуются между собой, то диаметр D шнека жесткой конструкции должен определяться следющей зависимостью: t cos oL

D d,

b 2 tgTT/2n где d - диаметр вала, м;

t шаг винтовой линии, м;

d - угол подъема вШтовой линии

град;

п - число лопаток на шаге винтовой линии.

При этом длина соответственно определяется выражением Г t coso

4 sinп/2п

В результате сборки получается шнек, в котором через линии симметрии лопаток 3 можно провести лишь условную винтовую поверхность прямого ге- ликоида, действительная же поверхность - прерывистая, состоящая из отдельных плоских лопаток 3 и имеющая окна между плоскостями смежных лопаток 3 в виде расходящегося к пе- риметру угла. Соединенные на периметре лопатки 3 параллельных рядов образуют как бы новую винтовую поверхность, также прерывистую, но в ней между плоскостями лопаток 3 есть ок- но а с вершиной угла на периметре, а сама винтовая поверхность имеет шаг, равный произведению шага винтовой линии вала 1 на число лопаток 3, устанавливаемых на этом шаге. Размер окон а таков, что через них может свободно проходить перемещаемый шнеком материал.

Если при вьтолнении устройства угол сектора лопаток 3 и его длина оказываются меньше требуемой величины, т.е. соединение кромок лопаток 3 на периметре не происходит, но тем не менее крепление лопаток 3 к валу 1 достаточно надежно, то и при такой конструкции цель изобретения будет достигнута. Просто при соединении между собой кромок смежных лопаток .

на периметре шнека получается более прочная и жесткая конструкция.

Винтовая канавка 2 вала может быть одно-, двух- и трехзаходной (фиг. 3-5),

Во всех трек случаях крепления лопаток 3 к валу 1 и на периметре шнека на одном шаге винтовой линии шнека установлено равное число лопаток 3, т.е. угол между плоскостями лопаток 3 одинаков и равен ТТ/п. Сравнивая фиг. 3-5, видно, что диаметр D шнека уменьшается пропорционально числу заходов винтовой канавки 2 , а об.щее число .лопаток 3 возрастает в число заходов раз.

Для случая однозаходной канавки (фиг. 4) и условия получения крепления лопаток 3 на периметре шнека приходится выполнять длинные лопатки 3 с большим углом сектора. Такое устройство имеет большие окна а между плоскостями лопаток 3 и большие рабочие поверхности, использоватьс только для перемешивания материала и представляет собой обычный лопаточны смеситель.

Конечно, увеличение числа лопаток 3 на шаге винтовой линии уменьшило бы окна а , но здесь уменьшается угол между плоскостями лопаток 3 и существенно возрастает диаметр пшека.

С другой стороны, для случая трехзаходной канавки (фиг. 5) в сравнении с однозаходной диаметр шнека уменьшается в три раза, а число лопаток 3 возрастает в три раза. Изготовление такой конструкции резко усложняется не столько из-за .выполнения трехзаходной канавки 2 на валу 1, сколько из- за выполнения большого числа мест соединения лопаток 3 как к валу I,, так и на периметре шнека. Причем, увеличение диаметра ншека можно обее печить только дополнительным увеличением числа лопаток 3.

Таким образом, вариант двухэаход- ной винтовой канавки 2 шнека предлагаемой конструкции с точки зрения простоты изготовления и достижения цели является оптимальным. При одинаковых секториальных лопатках 3 устройства, образунлцих при соединении- на периметре равнобедренные треугольники (фиг.З),, необходимо, чтобы двух- заходная винтовая канавка 2 была выполнена в точности с.расстоянием, равным половине шага винтовой лиии1Ь

Шнек устройства для переработки сыпучих материалов работает следующим образом.

Порошковый материал, подаваемый к входному концу шнека, при вращении вала 1 должен двигаться к его разгрузочному концу. Если в обычном шнеко вом транспортере его винтовая поверхность сплошная и весь материал должен двигаться только в одном направлении, то в предлагаемой конструкции рабочая винтовая поверхность состоит из отдельных лопаток 3, разделенных окнами, и поэтому при вращении „шнека каждая из лопаток 3 как бы делит порошковый материал на две части, из которых одна, подхваченная лопаткой 3, совершает движение вперед, как и в обычном транспортере, а другая проходит через треугольное окно и частично пересыпается на последующую , винтовую поверхность, тра Испортирую- щую очередную порцию материалов. А так как процесс разделения порошко- вого материала на небольшие части и соединение их вновь и есть перемешивание , то движение материала от входного конца шнека к разгрузочному сопровождается интенсивным перемешиванием.

Расчетные зависимости размеров шнека жесткой конструкции показывают что можно выполнить треугольные окна. любых размеров и так как в изобретении порошковый материал совершает движение как вперед, так и частично пересыпание назад,, и это движение зависит от размера окон и угловой скорости вращения шнека, то для конкретного порошкового материала экспериментально можно подобрать такой шнек, который заставит материгш двигаться с необходимой скоростью и обе

JQ j д 5

O

D

с.печит интенсивное перемешивание его компонентов.

Изобретение, позволяющее использовать шнек одновременно и как смеситель сыпучих материалов, решает проблему перемешивания, например, тонкодисперсных материалов в цепи непрерывного автоматизированного химического производства, причем шнековое устройство, являясь изолированным от окружающей среды, работает без потерь ценного сырья и загрязнения окружающей среды, например, вредными

испарениями или частицами пыпи. I

Шнек прост в изготовлении и дешев ввиду того, что состоит из простых детапей: цилиндрического вала с вин- товглми канавками и плоских сектори- альных лопаток, и к тому же может быть изготовлен практически любых размеров с сохранением при этом жесткости конструкции, согласно приведенным формулам.

Приме р. При диаметре вала d , 20 мм угол подъема винтовой линии принят равным oL 45 и, следовательно, ему соответствует шаг винтовой линии t Ttd, tgoL 62,8 мм. На этой винтовой линии длиной в один шаг устанавливают восемь лопаток , закрепленных центральной кромкой сектора в винтовой канавке 2 вала 1 с KpoMKafffi, выходящими на периметр шнека, с кромками лопаток соседних рядов, расположенных в близлежащих винтовых канавках 2 вала 1. Такое крепление и придает жесткость конструкции шнека н одновременно диктует его наружный ди.аметр в соответствии с геометрической зависимостью

,, J , t COSOL

D d. ь 2 tg ТГ/2п

135 мм.

фl/г.J

/JoSepwoc/пь Som

фиг4

Редактор М. Бланар

Составитель Л. Кольцова

Техред Н.Бонкало Корректор А. Тяско

Заказ 2407/13 Тираж 640 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое Предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг. 5