Ротор центробежного смесителя непрерывного действия Советский патент 1987 года по МПК B01F7/00 

Изобретение относится к технике смешения порошкообразных и гранулированных сыпучих материалов и может быт использовано в легкой, химической и других отраслях народного хозяйства.

Целью изобретения является повышение качества готового продукта.

На фиг.1 изображен ротор, продоль- ньй разрез; на фиг.2- то же, вид сверху; на фиг.З - зависимость относительной скорости V движения частиц сыпучего материала по внутренней поверхности ротора от текущей координаты Zj на фиг.4 - зависимость величины нормальной реакции внутренней поверхности ротора N от текущей координаты Z.

Ротор центробежного смесителя непрерывного действия содержит вращающуюся относительно вертикальной оси полую чашу 1 с выходным отверстием 2, установленную на валу 3.

Внутренняя поверхность чаши выполнена в форме вогнутой криволинейной поверхности вращения, при этом поперечное сечение полости чаши в верхней части выполнено уменьшающимся.

Радиус-вектор, образующий внутреннюю поверхность, проведенный от вертикальной оси вращения ротора и пер-(jl|l, + ,.- f(Z,-- К)У2Ё

где (л) - угловая скорость вращения

ротора, с

-1

RC f

г

радиус сферы, м; коэффициент трения; текущая координата в направлении вертикальной оси вра- щения ротора, м.

Зависимость относительной скорости частицы V сыпучего материала от текущей координаты Z; в направлении вертикальной оси вращения ротора, например сферической формы при ее движении по внутренней поверхности ротора показано на фиг.З, кривые I - IV (коэффициент трения принят ,5, кривая I при Rg 0,1 MS Ы 10 ; кривая II при RC 0,1 м, и) 15 с кривая III при Rj 0,15 м, U кривая IV при Rg 0,15 м, U)15 с)

Величина нормальной реакции поверхности N, возникающая от давлния частиц сыпучего материала, движущегося по внутренней поверхности ротора, определяется по формуле

пендикулярно ей.до известной поверхности, сначала увеличивается по мере

{/ величения текущей координаты в направлении вертикальной оси вращения

ротора, проходит через свое макси- мальное значение, а затем уменьшается до определенного предельного минимального значения, определяющего высоту внутренней поверхности ротора h, например, сферической формы по формуле

RC

IR

-мин

(1)

где R,- радиус сферы;

мин

минимальное значение радиус- вектора в верхней части внут- . ренней поверхности ротора. Предельное значение минимальной величины радиус-вектора в верхней части ротора зависит от значений относительных скоростей частиц сыпучего материала и нормальной реакции поверхности, которые влияют на турбулентность и рециркуляцию сыпучего материала во внутреннем пространстве ротора.

Величина относительной скорости частицы V сыпучего материала при движении ее по внутренней поверхности ротора, например сферической, определяется по формуле

-.. . .-.. I . ..-.-I , . ,-,,, ,, , ,

Zf- sin(-|i - О , (2)

IсКС

2

-g cos ot + m и R sin ot ,(3)

- масса i-й частицы сьшучего

материала, кг;

g - ускорение свободного падения,

Л - угол наклона касательной к внутренней поверхности ротора в текущей точке, град.;

W - угловая скорость вращения jpoTopa,

R - радиус от оси вращения до внутренней поверхности ротора, м.

55

50

Зависимость нормальной реакции внутренней поверхности ротора N от текущей координаты Z в направлении вертикальной оси вращения ротора при движении частицы единичной массы по поверхности, например сферической, показана на фиг.4, кривые I.-IV (кривая I при RJ 0,1 м, tJ 10 с ; кривая II при R(, 0,1 м, U 15 кривая III при RJ 0,15 м, U)

10 с ; кривая IV при R. 0,15 м, (х) 15 с - ) .

Величина радиус-вектора гj, проведенного от вертикальной оси вращения ротора и перпендикулярно ей до известной поверхности, например сферической, определяется по формуле

(4)

i t2R,Z. - Zj,

rj

где R - радиус сферы;

Z - текущая координата в направлении вертикальной оси вращения ротора.

Выполнение внутренней поверхности чаши в виде вогнутой криволинейной поверхности вращения, например сферической, и выполнение полости чаши в верхней части уменьшающегося поперечного сечения создает по всему центробежному полю ротора различные по своему смесительному воздействию на смешиваемьй материал зоны интенсивной турбулентности и рециркуляции с большим разнообразием скоростей и траекторий движения частиц сыпучего материала, что способствует достижению поставленной цели (фиг,3,4, кривые I-IV).

Ротор центробежного смесителя непрерывного действия работает следующим образом.

Сыпучие смеши ваемые компоненты непрерывным потоком через центральную часть отверстия 2 поступают во внутреннее пространство непрерывно вращающейся с помощью вала 3 чаши 1. Перемешивание в чаше происходит в результате движения сыпучих материалов по ее внутренней поверхности с предлагаемой формой внутренней поверхности под действием центробежных

сил инерции I формуле

m

определяемых по

-,

(5)

где т - масса i-и: частицы сыпучей

среды, кг; tJ - угловая скорость вращения

ротора,

R-- - радиус от оси вращения рот ра до 1-й частицы сыпучей среды, м.

Скорости относительного движения частиц сыпучего материала во время движения его по внутренней поверх- ности ротора с указанной формой внутренней поверхности и величина .нормальной реакции поверхности возрастают до некоторых предельных Q.т.н

сительных скоростей и величины нор- . мальной реакции поверхности (фиг.3,4, кривые I-IV), а затем убывают до значений, определяемых величиной цёнтро- бежных сил инерции. Скорости движения параллельных слрев сыпучего материала, движущихся под действием центробежных сил инерции по внутренней поверхности чаши, различны вследствие раз0 ных радиусов, определяющих силы инерции, действующие на частицы сыпучего материала, что приводит к уменьшению относительной скорости -частиц матери- ала и величины нормальной реакции

5 поверхности в верхней части внутренней поверхности вращающегося ротора по мере приближения параллельных слоев сыпучего материала к оси его вращения. Вследствие этого, скорости

0 относительного дв ижения частиц в параллельных слоях сыпучего материала различны, а у отдельных частиц относительная скорость движения или величина нормальной реакции поверхности падает до нуля (фиг.4, кривые I - IV), что приводит к перемещению частиц этой части сыпучей среды под действием силы тяжести вниз на дно ротора по движущемуся вверх слою частиц

0 той же сыпучей среды. Опустившиеся на дно ротора частицы сыпучего материала снова начинают движение вверх под действием центробежных сил инерции по внутренней поверхности ротора, что

5 приводит к интенсивной рециркуляции сыпучего материала в центробежном поле ротора.

В результате того, что переносно.е движение ротора является вращатель0

ным, возникают крриолисовы силы инерции I - , действунлще на частицы сыпучего материала и определяемые по

формуле

45

л(,,- 2ni,-UV-sin(w,V),

(6)

где т - масса i-й частицы сыпучего

материала, кг;

Ы - угловая скрость вращения 50 ротора,

V - относительная скорость движения i-й частицы сыпучего материала по внутренней поверхности вращающегося ро- 55 тора, м/с.

Вследствие того, что на частицы сыпучего материала действуют центробежные и кориолисовы силы инерции траектории частиц сыпучего материала.

5 ,1

движущегося по внутренней поверхности чаши, в относительном движении имеют форму спиралей, направленных в противоположную сторону вращения чаши, что способствует выходу части сыпучего материала из центробежного поля ро- Sropa во внешнее пространство (фиг.2),

Наличие описанного эффекта при движении частиц сыпучего материала в центробежном поле ротора приводит к тому, что предлагаемая форма внутренней поверхности ротора, например сферическая, интенсифицирует процесс смешения путем возрастания турбулентности движения и степени рециркуляции частиц сыпучего материала во внутреннем пространстве ротора за счет указанного вьтолнения. В случае когда радиус-вектор, проведенный от реи вращения ротора и перпендикулярно ей до внутренней поверхности конуса, как в известном устройстве, по мере увеличения текущей координаты в направлении вертикальной оси вращения ротора только увеличивается и доходит до своего максимального значения лишь на краю внутренней поверхности ротора, как следствие, происходит постоянное увеличение относительной скорости частиц и нор-

;5

81

2906

м альной реакции поверхности (фиг.З и 4, кривые I,VI) кривая V при радисе в нижней части усеченного конуса направленного вершиной вниз R 0,1 м, W 10 с ; кривая VI при

РИ 0,1

м,

W 15 с

-1

что не при

водит к наличию описанного эффекта движения частиц сыпучего материала в центробежном поле ротора.

Проведенные экспериментальные исследования показали, что предлагаемое вьтолнение ротора позволяет уменьшить коэффициент неоднородности смеси по сравнению с известным выполнением (в виде конуса), т.е. повысить качество Готового продукта.

Формула изобретения

Ротор центробежного смесителя неп- рерьшного действия, содержащий, вращающуюся относительно вертикальной оси чашу, отличающийся тем, что, с целью повьшения качества готового продукта, внутренняд поверхность чаши вьшолнена в форме вогнутой криволинейной поверхности вращения, при этом поперечное сечение полости чаши в верхней части выполнено уменьшающимся.

Изобретение относите к смесителям сыпучих материалов и позволяет повысить качество готового продукта. Смешиваемые компоненты непрерывным потоком через центральную часть отверстия 2 поступают во внутреннее пространство непрерывно вращающейся с помощью вала 3 чаши 1. Выполнение внутренней поверхности чаши в виде вогнутой криволинейной поверхности вращения и выполнение полости чаши в верхней части уменьшающегося поперечного сечения создают по всему центробежному полю ротора различные по своему смесительному i воздействию на смешиваемый материал зоны интенсивной турбулентности и рециркуляции с большим разнообразием скоростей и траекторий движения частиц сыпучего материала. 4 ил. СЛ

(Риг. г

0,0

0,080,12

Фиг.З

Z.M

0,16

0,2

Q.Otf- 0,OS 0,12 в,}6 Л г ff,2 0,2Я ««.

Редактор А.Ворович

Составитель Н.Федорова

Техредам.Ходанич Корректор М.Демчик

Заказ 7182/6 Тираж 564Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/3

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