Смеситель непрерывного действия Советский патент 1987 года по МПК B01F11/00 G05D27/00 

Изобретение относится к устройствам для перемешивания сыпучих материалов, применяемых в огнеупорной, химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является интенсификация процесса перемешивания и повышение однородности смеси

На фиг. I изображена блок-схема смесителя; на фиг. 2 и 3 - сечения А-А и Б-Б на фиг. 1 соответственно; на фиг. 4 - эпюры изменения сигналов на выходах функциональных узлов смесителя (Uj , U, J - напряжения, подводимые к вибровозбудителям нечетных секций соответственно их порядковым номерам от усилителей мощности; временной сдвиг между напряжениями, подводимыми к вибровозбудителям нечетных секций; х,, Xg,, виброперемещения нечетных секций; t - время); на фиг. 5 - статическая характеристика лотка (где В - плотность потока частиц смеси в лотке; Cj- временный сдвиг между напряжениями, подводимыми к вибровозбудителям нечетных секций; Т, - то же, четных секций); на фиг. 6 - статическая характеристика преобразователя напряжение-напряжение (Ui - напряжение на входе преобразователя, а Ua- - напряжение на его выходе).

Смеситель непрерывного действия (фиг. 1-3) содержит раму 1, на которую опирается лоток, включающий корпус 2 и эластичное днище 3, под которым расположено опорное днище, состоящее из отдельных равноудаленных друг от друга секций 4, через упругие элементы 5 опирающихся на раму. Каждая секция жестко связана с эластичным днищем и электромагнитным вибровозбудителем 6. Лоток сверху закрыт крышкой 7 и снабжен загрузочным 8 и разгрузочным 9 патрубками. В загрузочный патрубок заведены трубопроводы от наколитель- ных емкостей 10 для смешиваемых компонентов.

Вибровозбудители нечетных секций и вибровозбудители четных секций смещены в противоположные стороны относительно продольной оси лотка (фиг. 2 и 3) и установлены с противоположным наклоном к эластичному днищу (фиг. 1) образуя двухрядную систему, в которой один ряд состоит из нечетных вибровозбудителей, а другой - из четных.

Расположенные на первых нечетной 11 и четной 12 секциях вибровозбудители 13 и 14 через усилители 15 мощности подключены к генератору 16 импульсов. Вибровозбудители последующих нечетных и четных секций через усилители мощности подключены соответственно к выходу нечетных элементов «Задержка 17 и четных элементов «Задержка 18, причем соединенные последовательно через первые входы нечетные элементы «Задержка и соединенные последовательно через первые входы четные элементы «Задержка подключены к генератору и.мпульсов. Вторые входы нечетных элементов «Задержка объединены и через преобразователь 19 напряжение-напряжение подключены к выходу экстре.мального регулятора 20, который соединен также с объединенными вторыми входами четных элементов «Задержка. Вход экстремального регулятора 20 через преобразователь 21 частота- аналог и высокочастотный генератор 22 соединен с емкостным датчиком 23 плотности потока частиц смеси в лотке. Емкостный датчик выполнен в виде двух параллельных проводников, расположенных вдоль продольной оси лотка и закрепленных на кронштейнах 24, установленных на крышке лотка.

Смеситель непрерывного действия работает следующим образом.

Ко всем электромагнитным вибровозбу0 дителям 6 от усилителей 15 мощности поступают последовательности однополярных прямоугольных импульсов напряжения, частота следования которых определяется задающим генератором 16 импульсов и выбирается близкой к резонансной частоте колебаний

5 вибровозбудителей 6. Колебания в околорезонансной области отличаются значительной амплитудой, способствующей интенсификации процесса перемешивания. Колебания вибровозбудителей передаются закреплен« ны.м на эластичном днище 3 секциям 4 опорного днища, которые совершают возвратно- поступательное движение по направлению действия тяговых усилий, создаваемых вибровозбудителями 6. Из накопительных емкостей 10 через загрузочный патрубок 8 в

лоток непрерывным потоком поступают компоненты, входящие в состав смеси. При соприкосновении с колеблющимися элементами эластичного днища 3 частицы компонентов получают ускорение, отрываются от днища и подбрасываются над его поверхностью.

0 Возникает вихревой поток, в котором происходит перемешивание частиц отдельных компонентов. Перемещиванию способствует на- личие эластичного днища. При колебаниях отдельных секций 4 опорного днища свобод5 ные от опорного днища участки эластичного днища деформируются (изгибаются, спрямляются), и сообщают контактирующим с ними частицам ускорение, за счет чего частицы отбрасываются от днища. Количество частиц в вихревом потоке увеличивается,

0 время образования смеси сокращается, однородность распределения частиц в образующейся смеси возрастает.

Дальнейщая интенсификация процесса перемещивания и повышение однородности смеси обеспечиваются в смесителе совокуп ностью характерных для него особенностей. Первой характерной особенностью смесителя является создание в нем противоточ- ного движения частиц смеси.

Для создания такого движения нечетные вибровозбудители смещены в одну сторону, а четные вибровозбудители - в другую сторону относительно продольной оси смесителя, образуя двухрядную систему вибровозбудителей (фиг. 1-3). Кроме этого, нечетные вибровозбудители наклонены к эластичному днищу в одну сторону, а четные - в другую (фиг. 1). Такое расположение вибровозбудителей приводит к тому, что оторвавшиеся от эластичного днища частицы смеси перемещаются навстречу друг другу, интенсивно перемешиваясь между собой. Поскольку лоток установлен с наклоном, массовый поток частиц в одну сторону превышает массовый поток частиц в другую сторону. В лотке в среднем устанавливается движение частиц смеси от загрузочного патрубка 8 к разгрузочному патрубку 9, т. е. устройство в целом функционирует как смеситель непрерывного действия.

Второй характерной особенностью смесителя является создание управляемого волнового движения в эластичном днище 3.

Для этого на входы усилителей 15 мощности, питающих первые нечетный. 13 и чет10

15

20

кими функциями времени, в эластичном днище возникает волновой режим. Аналогично вибровозбудителям нечетных секций волновой режим создают также вибровозбудители четных секций.

Благодаря волновом.у режиму работы эластичного днища частицы отдельных компонентов и смеси, получающие ускорение за счет колебаний эластичного днища, в каждый момент времени имеют в вихревом потоке различные скорости движения, т. е. одни частицы перемещаются относительно других. Это способствует интенсификации процесса перемещивания и повыщению однородности смеси.

Третьей характерной особенностью смесителя является создание в нем оптимальных условий для перемешивания, при которых минимизируется время перемешивания с одновременным существенным повышением степени однородности смеси на выходе устройства.

Экспериментальная проверка показывает, что при некотором значении разности временных сдвигов и С в напряжениях, питающих вибровозбудители нечетных и четный 14 вибровозбудители, последователь- 25 ных секций, плотность потока частиц смеси

ность возбуждающих колебаний прямоугольных импульсов подается непосредственно с генератора 16 импульсов, на каждый последующий усилитель 15 мощности питающий вибровозбудитель нечетных секций, импульсы подаются с выхода соответствующего нечетного элемента «Задержка 17, а на каждый последующий усилитель 15 .мощности, питающий вибровозбудитель четных секций, импульсы подаются с выхода соответствующего четного элемента «Задержка 18.

Поскольку нечетные элементы «Задержка 17 через первые входы соединены последовательно и подключены к генератору 16 импульсов (фиг. 1), к вибровозбудителям

30

35

в вихре, образующемся в лотке, имеет максимум (фиг. 5, сплощная линия). При переходе на перемешивание компонентов с другим гранулометрическим составом экстрему.м также имеет место, однако смещается в сторону (фиг. 5, пунктирная кривая). При этом плотность потока частиц смеси в вихре поддается косвенному измерению. В смесителе для оценки плотности потока применен емкостный датчик 23 в виде двух параллельных проводников, установленных в зоне вихревого движения частиц и подключенных к высокочастотному генератору 22. При изменении плотности потока частиц в вихре изменяется емкость датчика 23 и соответственно этому изменяется частота сигнала на

нечетных секций в соответствии с возраста- 40 выходе высокочастотного генератора 22. В

преобразователе частота-аналог 21 формируется аналоговый сигнал в виде напряжения, пропорционального частоте сигнала на выходе генератора 22.

нием их порядковых номеров подаются последовательности прямоугольных импульсов, сдвинутые одна относительно другой на время j (фиг. 4, напряжения Ux, Us, U). Аналогично соединены и четные элементы «Задержка 18, за счет чего к вибровозбудителям четных секций подаются последовательности прямоугольных импульсов (не показаны) сдвинутые одна относительно другой на время Г.

45

Наличие экстремального значения плотности потока частиц в вихре и возможность оценки плотности потока частиц в вихре позволяют применить в смесителе экстремальный регулятор, который поддерживает макси- Последовательности импульсов Ui, Ui, Q мально возможную в данных условиях плоти, подводимые к вибровозбудителям нечет-ность потока частиц смеси в вихре.

ных секций, создают виброперемещения ,.Экстремальный регулятор 20 подключен

таким образом, что на его вход поступает сигнал с преобразователя частота-аналог

Xj нечетных секции, также сдвинутые одна

21, пропорциональный плотности потока

относительно другой на некоторое время, т. е. в любые фиксированные моменты времени tj. или t виброперемешения нечетных сек- 55 частиц в вихре, а выход регулятора управ- ций имеют различные числовые значенияляет величинами временного сдвига Tj в не(фиг. 4). -Поскольку последовательностичетных элементах «Задержка 17 и временимпульсов Ui, Ug,, U являются периодичес-ного сдвига k в четных элементах «Задерж0

5

0

кими функциями времени, в эластичном днище возникает волновой режим. Аналогично вибровозбудителям нечетных секций волновой режим создают также вибровозбудители четных секций.

Благодаря волновом.у режиму работы эластичного днища частицы отдельных компонентов и смеси, получающие ускорение за счет колебаний эластичного днища, в каждый момент времени имеют в вихревом потоке различные скорости движения, т. е. одни частицы перемещаются относительно других. Это способствует интенсификации процесса перемещивания и повыщению однородности смеси.

Третьей характерной особенностью смесителя является создание в нем оптимальных условий для перемешивания, при которых минимизируется время перемешивания с одновременным существенным повышением степени однородности смеси на выходе устройства.

Экспериментальная проверка показывает, что при некотором значении разности временных сдвигов и С в напряжениях, питающих вибровозбудители нечетных и чет5 ных секций, плотность потока частиц смеси

30

35

в вихре, образующемся в лотке, имеет максимум (фиг. 5, сплощная линия). При переходе на перемешивание компонентов с другим гранулометрическим составом экстрему.м также имеет место, однако смещается в сторону (фиг. 5, пунктирная кривая). При этом плотность потока частиц смеси в вихре поддается косвенному измерению. В смесителе для оценки плотности потока применен емкостный датчик 23 в виде двух параллельных проводников, установленных в зоне вихревого движения частиц и подключенных к высокочастотному генератору 22. При изменении плотности потока частиц в вихре изменяется емкость датчика 23 и соответственно этому изменяется частота сигнала на

40 выходе высокочастотного генератора 22. В

таким образом, что на его вход поступает сигнал с преобразователя частота-аналог

21, пропорциональный плотности потока

частиц в вихре, а выход регулятора управ- ляет величинами временного сдвига Tj в нека 18, которые выполнены управляемыми через вторые входы (фиг. 1).

На объединенные вторые входы четных элементов «Задержка 18 сигнал с выхода экстремального регулятора 20 поступает без преобразований, а на вторые входы нечетных элементов «Задержка 17 - через преобразователь напряжение-напряжение 19, выполненный таким образом, что при увеличении входного напряжения U выходное напряжение Us снижается по линейному закону (фиг. 6). За счет этого при увеличении временного сдвига Т, пропорционального напряжению U, временный сдвиг л, пропорциональный напряжению U5, уменьшается. Сигнал на его выходе, т. е. напряжение и, изменяется во времени по линейному закону, разность fi-Г принимает во времени изменяющиеся значения. При некоторых значениях разности it - установится режим перемешивания, при котором плотность потока частиц смеси в вихре будет максимальной.

При таком режиме время перемешивания сокрашается при одновременном повышении однородности смеси. Это объясняется тем, что в процессе перемешивания одновременно принимает участие максимально возможное в данных условиях количество частиц сМеси компонентов и образующейся смеси.

В предлагаемом изобретении характерные особенности смесителя проявляют себя одновременно, обеспечивая интенсивное перемешивание компонентов и повышение однородности смеси.

Формула изобретения

Смеситель непрерывного действия, содержащий раму, загрузочный и разгрузочный патрубки, лоток с эластичным днищем и

А-А

5

0

5

0

5

расположенным под ним опорным днищем с N электромагнитными вибровозбудителями, размещенными равномерно вдоль лотка, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса перемешивания и повышения однородности смеси, опорное днище выполнено в виде N отдельных равноудаленных друг от друга секций, через упругие элементы опирающихся на раму, вибровозбудители установлены на каждой секции и смеситель содержит датчик плотности потока частиц смеси в лотке, высокочастотный генератор, генератор импульсов, N усилителей мощности, N-2 элементов задержки, преобразователь частота-аналог, экстремальный регулятор и преобразователь напряжение-напряжение, при этом вибровозбудители нечетных секций и вибровозбудители четных секций смещены в противоположные стороны относительно продольной оси лотка и установлены с противоположным наклоном к эластичному днищу, вибровозбудители первых нечетной и четной секции через усилители мощности подключены к генератору импульсов, вибровозбудители последующих нечетных и четных секций через свои усилители мощности подключены соответственно к выходу нечетных и четных элементов, соединенные последовательно через первые входы нечетные элементы задержки подключены к генератору импульсов, который связан также с последовательно соединенными через первые входы четными элементами задержки, вторые входы нечетных элементов задержки объединены и через преобразователь напряжение-напряжение подключены к выходу экстремального регулятора, который соединен также с объединенными вторыми входами четных элементов задержки, вход экстремального регулятора через преобразователь частота-аналог и высокочастотный генератор соединен с датчиком плотности потока частиц смеси в лотке.

5-5

иг.2

ц.Ъ

d

Ifcl

31

Изобретение относится к устройствам для перемешивания сыпучих материалов, может быть использовано в химической и пищевой промышленности и позволяет повысить однородность смеси и интенсифицировать процесс перемешивания. Смеситель содержит раму 1 с лотком, включаюш,им корпус 2 и эластичное днише 3, под которым расположено опорное днище, состоящее из отдельных равноудаленных друг от друга секций 4, через упругие элементы 5 опираюS4 щихся на раму 1. Каждая секция жестко связана с эластичным днищем и электромагнитным вибровозбудителем (В) 6. Лоток сверху закрыт крышкой 7 и снабжен загрузочным патрубком 8 и разгрузочным патрубком 9. В загрузочный патрубок 8 введены трубопроводы накопительных емкостей 10 для смешиваемых компонентов. В 13 и 14, расположенные на нечетной 11 и четной 12 секциях, через усилители 15 мощности подключены к генератору 16 импульсов. Вибровозбудители последующих нечетных и четных секций через усилители мощности подключены соответственно к выходу нечетных элементов 17 «Задержка и четных элементов 18 «Задержка. Вторые входы нечетных элементов «Задержка объединены и через преобразователь 19 «Напряжение подключены к выходу экстремального регулятора (ЭР) 20, который соединен также с объединенными вторыми входами четных элементов «Задержка. Вход ЭР 20 через преобразователь 21 Частота-аналог и высокочастотный генератор 22 соединен с емкостным датчиком 23 плотности потока частиц смеси в лотке. 6 ил. & (Л к 11 7 со СП со Х) СО

fe

г5

Фа2.6