Способ смешивания сыпучих материалов Советский патент 1991 года по МПК B01F3/18 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может применяться для приготовлении сыпучих кормов, а также в других отраслях народного хозяйства, где требуется приготовление сыпучих смесей, например, в химической промышленности, строительстве, фармакологии и др.

Целью изобретения является повышение эффективности смешивания сыпучих материалов за счет сокращения времени смешивания.

На фиг. 1-4 представлено устройство, реализующее предлагаемый способ, с различной глубиной погружения рабочего органа; на фиг.5 - графики изменения времени

смешивания в зависимости от отношения масс смешиваемых компонентов.

Корпус 1 смесителя имеет цилиндрическую форму и расположен горизонтально. Корпус заполнен основным компонентом. Спасительный рабочий орган 2 (шнек, лопа- стьой вал и т.п.) выведен (фиг.1).

Операция первая: добавка Д (или добавки) вводится одновременно с рабочим органом внутрь смесителя. Рабочий орган вводится ровно настолько, чтобы он смешивал равные массы, т.е. добавку Д и равную ей по объему порцию П основного компонента (фиг.1).

Операция вторая - смешивание, в результате чего получается смесь (промежуо о к о ю

00

точная по качеству), объем П (фиг.2) которой равен двойному объему Д добавки,

Операция третья: рабочий орган делает новый шаг внутрь смесителя, причем на большее расстояние, чем первый шаг, чтобы появилась возможность опять перемешать равные объем ы: уже готовую промежуточную смесь Пи часть основного продукта, равного по объему промежуточной смеси. Получается новая промежуточная смесь. Так повторяется до тех )iop, пока вся масса не будет смешана (фиг,4).

Таким образом, глубина погружения рабочего органа в каждом цикле подчиняется закону геометрической прогрессии со знаменателем 2.

По оси абсцисс на фиг.5 показано отношение Vn УП /Va уз, так. как масса (т) равна произведению объема (V) на объемную плотность (у) .

При проведении эксперимента удобнее пользоваться объемами, чем массами. На фиг.5 представлено девять кривых, для разных объемов. Смешивают два компонента: песок (Vn; УП ) и дробленое зерно (/з;уз ) в шнековом смесителе.

Диаметр корпуса смесителя 30 мм, длина корпуса 77 мм. Скорость вращения шнека h 10 об/мин.

П р и м е р 1. Песок 50 см°, дробленое зерно 5 см , отношение объемов Vn : V . Исследуют три способа загрузки и смешивания указанных компонентов и помещают характеристики этих способов в таблицу.

Первый способ смешивания осуществляется при одноразовой загрузке обоих компонентов. Суммарный объем, таким образом, составляет 55 см3, при отношении смешиваемых объемов Vn:Va 10:1. Отыскивают на оси абсцисс точку 10 и по кривой 6, соответствующей суммарному объему 55 см3, определяют время смешивания, равное 70 с.

П р и м е р 2. Этап 1, В корпус смесителя засыпают песок в объеме 50 см3. Порция зерна объемом 5 см3 и шнек находятся вне корпуса смесителя (фиг.1).

При диаметре корпуса смесителя 30 мм объем зерна выглядит в виде цилиндра того же диаметра, высотой 7 мм. Эту порцию зерна смешивают с таким же объемом песка. Так как крупность помола зерна в эксперименте равна средним размерам частиц песка, то равновеликая порция песка выглядит в виде такого же цилиндра: диаметр 30 мм, высота 7 мм, Следовательно, шнек вместе с порцией зерна (5 см ) должен быть введен на глубину 14 мм

(фиг.2). После введения на указанную глубину смешивают компоненты. Время смешивания определяют по графику (фиг.Ь) на кривой 9, которая соответствует суммарной

массе, равной 10 см3. Находят из оси абсцисс точку 1, так как смешиваются равные порции (отношение 1:1), и определяют время, соответствующее этому отношению, равное 3 с.

Неподвижна часть песка не участвует в смешиван№- ь-i первом этапе.

Этап 2. По ученный ооъем промежуточной смеси (цилиндр диаметром 30 мм, высотой 14 мм) считают за один компонент,

который должен быть смешан с такой же порцией песка, находящегося в корпусе смесителя. Для этого шнек вводят еще на 14 мм и его общее погружение равно 28 мм (фиг.З). Определяют время смешивания этого суммарного объема 20 см3. На кривой 8 находят время смешивания, равное 10 с.

Остаток основного компонента - песка 35 см3.

Этап 3. Сравнивая объем смеси, полученной после второго этапа 20 см и объем остатка 35 см , приходит к выводу, что очи примерно равны и смешивают оба объема.

Шнек вводят на всю глубину 77 см

(фиг.4). Время смешивания находят на кривой 6, На оси абсцисс находят точку 1,75 (так как отношение Упеска. VCMecn 1,75), Этом отношению соответствует время смешивания, равное 40 с.

Таким образом, общее время смешивания по примеру 2 за все три его этапа будет Тобщ 53 с, что меньше, чем 70 с по первому примеру.

ПримерЗ. Этот пример отличается от

примера 2 тем, что поспе второго этапа, имея объемы промежуточной смеси 20 см3 и остаток 35 CMW, их не смешивают, а продолжают смешивание равновеликих объемов, т.е. на этапе 3 смешивают20 см3смеси и 20 см

песка, затратив на эго 25 с (кривая 7, фиг.5). Получают остаток песка после третьего этапа 15см3.

На этапе 4 смешивают 40 см3 промежуточной смеси и 15 см3 остатка (песка). Так

как отношение этих объемов равно 2,7:1, то время, затраченное на их смешивание, равно 55 с.

На оси абсцисс находят точку 2,7, затем проводят из нее вертикаль до кривой 6, соответствующей суммарной порции, равной 55 см3, а от нее горизонталь до оси ординат, и получают таким образом время этапа 55 с. Общее время примера 3, осуществляемого в четыре этапа, равно 93 с.

Предлагаемый способ (пример 2) обеспечивает меньшее время смешивания Тобщ 53 с, чем известный с одноразовой засыпкой всех компонентов Тобщ 70 с,

Количество этапов, обеспечивающих смешивание равных порций, определяется отношением объемов компонентов на последнем этапе. Отношение должно быть как можно ближе к единице. Отношение объемов на этапе 3 примера 2 равно 1,75, а отношение объемов на этапе 4 примера 3 равно 2,7, что приводит к резкому увеличению времени смешивания.

Формула изобретения

Способ смешивания сыпучих материа0

5

лов, включающий загрузку основного и до- бааочного компонентов в цилиндрическую емкость и перемешивание их с помощью рабочего органа, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности смешивания сыпучих материалов за счет сокращения времени смешивания, первоначально загружают в емкость полностью основной компонент, а рабочий орган вводят со стороны загрузки добавочного компонента на глубину, равную толщине слоя добавочного компонента, при этом осуществляют цикличное вращение рабочего органа, а глубину его погружения увеличивают в каждом цикле, начиная с второго, по закону геометрической прогрессии со знаменателем2.

Изобретение относится к технике смешивания сыпучих материалов и может быть использовано в химической промышленности. Оно обеспечивает сокращение времени смешивания. Способ смешивания состоит в том, что исходные продукты, взятые в заданном количестве по объему, смешивают между собой до установленных параметров. Корпус смесителя заполняют основным компонентом. Добавку вводят одновременно с рабочим органом внутрь смесителя. Рабочий орган вводят равно настолько, чтобы смешивались равные объемы, т.е. добавка и равная ей по объему порция основного компонента. Операция вторая - смешивание, в результате чего получается смесь (промежуточная по качеству), объем которой равен двойному объему добавки. Операция третья: рабочий орган делает новый шаг внутрь смесителя, причем на большее расстояние, чем первый. Глубина погружения рабочего органа в следующем цикле перемешивания составляет четыре высоты слоя добавки. Таким образом, в каждом цикле, начиная с второго, глубину погружения рабочего органа увеличивают по закону геометрической прогрессии, со знаменателем 2. бил , 1 табл, сл с

При- Количество

Подсчет времени (Т06щ)

To5tt 3 + 10 +25+55 93 с

v

I

Vw

I

1

CD CO Ю

cn

N3 00

го

Ч

-

ю

1Г . Г Ч)

Х

N