Роторный смеситель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1784265 А 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР 01 Г 11/О НИЕ ИЗОБ ТЕ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОР(21) 4798753/26 . тель содержит камерусмешивания, лопаст- (22) 05.03.90 ной ротор и вибратор, выполненный в виде (46) 30.12,92, Бюл. В 48полого цилиндра с теугольными пластинами (71) Братский индустриальный институт на наружной поверхйостии"диском, уста- (72) В,П. Баторшин, И.М. Ефремов и новленйымперпейдикулярнооси цилиндра.Л.А.Мамаев - Вибратор установлен по оси камеры смеши- (56) Авторское свидетельство СССР вания консольно и размещен коаксиально М 893561, кл. В 01 Р 11/00, 1981. лопастям ротора. Последние расположеныКоролев К.М. Производство бетонной на периферии камеры смешивания и обрасмеси и раствора, М,: Высшая школа, 1973, зуют прерывистую винтовую линию,причем . с 156-161, рис.107. нижние лопасти установлены под угломУрьев Н,Б. Высококонцентрированные 2530 к горизонту, а верхние - под углом дисперсные системы, М.: Химия, 1980, с.320, 5060 к радиусу ротора. Вибратор соверАвторскоесвидетельство СССР шает сложное колебательнбе движение с И 1301476, кл. В 01 Г 11/ 1987 частотой и амплитудой, независящей от со- (54) РОТОРНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ противления смеси, обеспечивает явление (57) Использование: в промышленности виброкипения и проработку всего обьемастроительных материалов, строительстве и: смеси, а также совместно с лопастями индругих отраслях народного хозяйства для тенсивнуютурбулизациюи циркуляцию мапроизводства полидисперсных материалов; териала во всемпространстве камеры Сущность изобретения: роторный смеси- смешивания, 2 з.п.ф-лц, 2 ил.л Веа Изобретение относится к смесителям: махови щенным Изв СВ, с линдрич диненны К не,относятс большая надежно привода В од движени ротора и. ет повыш ние колпериодического действия и может быть использовано в промышленности строитель-. ных материалов, в строительстве и других областях народного хозяйства для произ-. . водства полидисперсных материалов.Известен смеситель принудительного перемешивания, содержащий установлен- ный в цилиндрической чаше ротор с лопастями, соединенный с размещенным встакане приводом его вращения в виде зубчатой передачи, ведущая шестерня которой закреплена на вертикальном валу посредством подшипников.эксцентрично, а ведомая выполнена с внутренним зацеплением, вертикальный вал снабжен дебалансом в виде а с кольцевой канавкой и размеи в ней шарами.естен также растворосмеситель одержащий установленный в циеской чаше ротор с лопастями, соей с приводом его вращения.достаткам известных смесителей я невысокая производительность, энергоемкость процесса, низкая сть несущих элементов деталей ротора, нестабильность процесса, нам смесителе в колебательном и участвуют значительные массы корпуса смесителя, что обусловливаенный расход энергии на возбуждеебаний, высокие динамическиенагрузки на несущие детали привода, а следовательно, и низкую надежность их, Нестабильность процесса смешивания объясняется тем, что амплитуда возбуждаемых дебалансным устройством колебаний 5 ротора и корпуса зависит от структурно-реологических свойств материала. Последние определяются содержанием различных коМпонентов смеси и изменяется по мере смешивания, В другом смесителе рабочие 10 органы взаимодействуют с неразрушенны, вследствие отсутс 1 вия вибрации, матерйалом, В связи с этим в процессе движения лопасти преодолевают значительные силы трения и сдвига, которые, в 15 свою очередь, определяют величину интенсивности и мощности привода. Кроме того, в лопастных смесителях процесс происходит в условиях непрерывного сдвигового деформирования, что ведет к образованию 20 разрыва сплошности смеси. Появление поверхности среза носит местный характер и приводит к образованию малоподвижных зон, что является причиной неоднородного распределения компонентов смеси и в це лом способствует увеличению длительности процесса смешивания и, вследствие этого снижению производительности и увеличению энергоемкости процесса. В обеих конструкциях наличие стакана в центре чаши 30 снижает полезную емкость и производительность смесителя.Наиболее близким к предлэгаемому является роторный смеситель периодического действия, содержащий камеру смешивания, 35 ротор с приводом вращения, выполненный с лопастями, установленными под углом 45 к его радиусу, и вибратор с кинематическим возбуждением колебаний, консольно установленный по оси камеры смешивания, ко аксиально лопастям ротора, причем вибратор выполнен в вире полого цилиндра ,с ребрами по наружной поверхности и установлен на коленчатом валу с помощью сферических подшипников. 45Недостатком известной конструкции является невысокая производительность, вследствие недостаточной подвижности и циркуляции частиц смеси во всем пространстве камеры смешивания, и значительные 50 энергозатраты на вращение ротора особенно при смешивании жестких бетонных и растворных смесей. В смесителе не обеспечивается разрушение структуры материала во всем объеме камеры смешивания из-за 55 того, что при движении лопастей в смеси образуются полости, ограничивающие распространение колебании от вибратора к корпусу, ПО этой причине материал, находящийся между внутренними лопастями и корпусом, не прорабатывается вибрацией, а значит, наружные лопасти взаимодействуют с неразрушенным материалом, что обусловливает повышенный расход энергии на преодоление сил сопротивления перемещению лопастей и снижает интенсивность смешивания смеси.Цель изобретения - повышение производительности смесителя и снижение энергоемкости процесса смешивания.Указанная цель достигается тем, что в роторном смесителе, содержащем камеру смешивания, ротор с приводом вращения, выполненный с лопастями, расположенными на периферии камеры, вибратор, выполненный в виде полого цилиндра с ребрами жесткости по наружной поверхности и консольно установленный на валу посредством концентрической и эксцентриковой втулок и сферических подшипников и расположенных коаксиально лопастям ротора, цилиндр вибратора снабжен диском установленным в его нижней части перпендикулярно оси цилиндра, верхние лопасти ротора установлены под углом 5060 к радиусу ротора, а нижние - под углом 2530 к горизонту и в целом образуют прерывистую винтовую линию, причем, с целью обеспечения жесткости вибратора, ребра жесткости выполнены в виде треугольных пластин. Сравнение с прототипом показывает, цилиндр вибратора снабжен диском, установленным в нижней части его перпендикулярно оси цилиндра, ребра жесткости вибратора выполнены в виде треугольных пластин, а ротор выполнен с лопастями, образующими прерывистую винтовую линию, нижние из которых установлены под углом 2530 к горизонту, а верхние - под углом 50.60 к радиусу ротора. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "новизна". Заявляемая конструкция смесителя обеспечивает более равномерную проработку смеси вибратором во всем пространстве рабочей камеры смесителя, однородное разрушение структуры материала, создание эффекта виброкипения, более интенсивную турбулизацию и циркуляцию материала вдоль корпуса смесителя и вибратора и в целом большую производительность и меньший расход энергии на процесс смешивания. Ребра жесткости в виде треугольных пластин обеспечивают жесткость конструкции вибрэтора, они просты в изготовлении и при этом менее металлоемки, например, по сравнению с прямоугольными. Сходные отличительные признаки в известных технических решениях отсутствуют, что позволяет сделать вывод о соответствии предложенно45 50 55 го технического решения критерию "существенные отличия".На фиг,1 представлена схема смесителя; на фиг,2 - схема установки лопастей.Смеситель содержит камеру 1 смешивания, ротор 2, выполненный с расположенными на периферии камеры смешивания лопастями 3,4 образующими прерывистую винтовую линию, нижние 3 из которых установлены под углом 2530 к горизонту, а верхние 4 - 5060 к радиусу ротора 2. Ротор 2 имеет привод 5 вращения, По оси камеры 1 смешивания, коаксиально лопастям 3 и 4 ротора 2, установлен вибратор 6 с кинематическим возбуждением колебаний от привода 7. Вибратор 6 выполнен в виде полого цилиндра 8 с пластинами 9 треугольной формы в нижней части которых перпендикулярно оси цилиндра 8 закреплен диск 10, и установлен на валу 11 посредством верхней концентрической и нижней эксцентриковой втулок 12 и 13 соответственно и сферических подшипников 14, Конструкцией предусмотрена динамическая балансировка неуравновешенной части вибратора 6 противовесом 15, создающим равную по величине и противоположно направленную центробежную силу. В смесителе имеются окна 16 и 17 загрузки и выгрузки материалов соответственно. Рекомендуемое соотношение радиуса камеры 1 смешивания и радиуса вибратора 6 В/г = 35. Наличие на полом цилиндре 8 треугольных пластин 9 и диска 10 позволяет увеличить площадь поверхности, передающей вибрацию и жесткость вибратора 6 установка вибратора 6 на валу 11 посредством концентрической и зксцентриковой втулок 12 и 13, а также сферических подшипников 14 позволяет создавать как круговые колебания в горизонтальной плоскости, так и вертикально направленные колебания, причем последние возбуждаются посредством диска 10, С целью предотвращения попадания в пространство между диском 10 и днищем корпуса 1 крупных минеральных компонентов, способных вызвать заклинивание вибратора рекомендуется величина минимального зазора между диском 1.0 и днищем корпуса 1 24 мм, а зазор между лопастью 3 или 4 и корпусом 1 смесителя - 3,6 мм.На фиг.2 приведены схема расположения лопастей 3 и 4 ротора 2. Углы установки нижних 2 и верхних 4 лопастей, соответственно равные 2530 к горизонту и 5060 к радиусу ротора, приняты с таким расчетом, чтобы при движении на их поверхностях не образовывались ядра уплотнения и перемещение смеси происходило в основном снизу вверх вдоль корпуса 1 смесителя и далее к вибратору 6.Смеситель работает следующим образом.5 При быстром вращении вала 11 вибратор 6 совершает сложное колебательное движение с заданной частотой и амплитудой, не зависящей от сопротивления смеси, что обеспечивает постоянство интенсивно сти вибрационного воздействия, Цилиндр 8 и пластины 9 вибратора 6 возбуждают колебания частиц смеси в горизонтальном направлении, а диск 10 - в вертикальном, последнее обстоятельство обусловливает 15 явление виброкипения 5. Установка верхних лопастей 4 под углом 5060 к радиусу ротора, а нижних 3 под углом 2530 к горизонту и их расположение на периферии камеры смешивания по винтовой линии 20 обеспечивают перемещение материала снизу вверх вдоль корпуса 1 смесителя и далее к вибратору 6, что способствует образованию контуров циркуляции смеси и исключа-., ет образования зон, непрорабатываемых 25 вибрацией. В целом конструкция смесителяпозволяет интенсифицировать процесс смешивания при одновременном снижении потерь анергии на вращение ротора 2, вследствие снижения сил сопротивления 30 перемещению лопастей 3 и 4, повышенияподвижности и турбулизации смеси во всем объеме камеры смесителя 1.Конструкция смесителя позволяет повысить производительность и снизить за траты энергии на процесс смешиванияособенно жестких бетонных смесей, обьясняющиеся тем, что при колебательном движении вибратора с амплитудным значением ускорения вибрации 180.250 м/с происходит более однородное тиксотропное разрушение структуры материала во всем пространстве камеры смешивания, проявляющееся в уменьшении вязкости в 5060 раз и более по сравнению с вязкостью известного неразрушенного материала. В связи с этим уменьшается сопротивление перемещению лопастей и потребляемая мощность привода вращения ротора. Вместе с тем достигается эффект виброкипения смеси под действием колебательного движения диска вибратора, большая турбулизация и более интенсивная циркуляция частиц смеси, в результате чего сокращается время смешивания, повышается производительностьсмесителя,Формула изобретения1. Роторный смеситель, содержащийкамеру смешивания, ротор с приводомвращения, выполненнь:й с лопастями, расположенными на периферии камеры, вибра-,тор, консольно установленный на валу посредством сферических подшипников, концентрической и эксцентриковой втулок и выполненный в виде полого цилиндра с ребрами жесткости на наружной поверхности, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности и снижения энергоемкости процесса перемешивания, цилиндр вибратора снабжен диском, установленным в его нижней части перпендикулярно оси цилиндра, нижние лопасти ротора установлены под углом 25-30 к горизонту, а верхние - под углом 50-60 крадиусу ротора. 5 2. Смесительпоп.1,отлича ющийс ятем, что, с целью обеспечения жесткости конструкции, ребра жесткости выполнены в виде треугольных пластин,3. Смеситель по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что лопасти ротора образуют прерывистую винтовую линию.