Вибрационный смеситель

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 01 Г 11/00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ",ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ(56) 1, Авторское свидетельство СССР В 655419, кл, В 01 Г 11/00, 1977.2. Авторское свидетельство СССР У 919720, кл. В 01 Р 11/00, 1982, (54)(57) ВИБРАЦИОННЫЙ СМЕСЙТЕЛЬ, содержащий привод, вертикальный корпус с установленными на его крышке и коническом днище компенсирующими элементами, внутри которого установлен соединенный с вибратором шток с перемешивающим органом, патрубки ввода и вывода компонентов, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью интенсификации процесса и снижения энергозатрат, он снабжен стойкой, выпол,801105220 А ненной в виде соединенных штангамиверхней и нижней крестовин с центральными подшипниками, кинематической опорой, включающей соединенные с коническим днищем посредствомштырей ползуны, установленные с воэможностью вращения относительно своейоси в направляющих, которые закреплены на штангах под одинаковым угломк вертикали. При этом патрубок вывода компонентов пропущен через центральный подшипник нижней крестовины, шток пропущен через центральныйподшипник верхней крестовины и жестко соединен с крышкой, перемешивающий орган выполнен в виде винтовойспирали, наружная кромка которойприкреплена к внутренней поверхности корпуса, а привод соединен с вибратором гибкой связью.51105Изобретение относится к устройст вам для смешения сыпучих материалов и может быть использовано в пищевой химической и других отраслях промьппленности.Известно устройство, содержащее корпус и укрепленный на вибрирующем штоке набор обратных перфорированных тарелокНедостатком данного устройства является то, что в нем необходимо опытным путем подбирать площадь отверстий перфорации для каждого расхода сыпучего материала, что требует больших трудозатрат. Кроме того, при изменении физико-механических свойств сыпучего материала изменяется и его сыпучесть, что требует нового подбора площади перфорации, Это обусловлено тем, что при превышении расхода сыпучих материалов, подаваемых дозаторами над пропускной способностью тарелок, материал просыпается через края тарелок на дно смесителя без перемешивания, что снижает качество получа 25 емой смеси. При суммарной величине расхода дозаторов, меньшей оптимальной для данной площади перфорации, тарелки оголятся, что также снижает качество смеси.ЗОНаиболее близким к предлагаемому но технической сущности является устройство, содержащее вертикальныйФ цилиндрический корпус с крьппкой и коническим днищем, упругие компен-. 35 сирующие элементы, установленные меж" ду торцами корпуса и опорами, перемешивающий орган, размещенный в корпусе и прикрепленный к.штоку, соединенному верхним торцем с вибрато ром, установленным на крышке корпуса, и патрубки ввода. и вывода компонентов Г 2 3.К недостаткам известного устройства относятся его сложность, трудо емкость изготовления, поскольку устройство содержит большое количество разнотипных деталей, и значительная энергоемкость, обусловленная наличием как привода вибратора, так и привода 5 О транспортирующего шнека.Цель изобретения - повышение качества смеси, упрощение конструкции и снижение удельных энергозатрат.Поставленная цель достигае гся тем,55 что вибрационный смеситель, содержащий привод, вертикальный корпус с установленными на его крьппке и коническом днище компенсирующими элементами, внутри которого устанон.,:. свибратором шток с перемешивающиморганом, патрубки ввода и выводакомпонентов, снабжен стойкой, выполненной в виде соединенных штангамиверхней и нижней крестовин с центральными подшипниками, кинематической опорой, включающей соединенные сконическим днищем посредством штырейползуны, установленные с возможностьювращения относительно своей оси внаправляющих, которые закрепленына штангах под одинаковым углом квертикали. При этом патрубок выводакомпонентов пропущен через центральный подшипник нижней крестовины, штокпропущен через центральный подшипникверхней крестовины и жестко соединен с крышкой, перемешивающий органвыполнен в виде винтовой спирали,наружная кромка которой прикрепленак внутренней поверхности корпуса,.а привод соединен с вибратором гибкой связью.На фиг. 1 показано предлагаемоеустройство, разрез; на фиг. 2разрез А-А на фиг. 1,Р корпусе 1 расположено перемешивающее устройство 2, К корпусу 1 крепится крышка 3 с закрепленным на нейштоком 4. К нижней части корпуса 1крепится коническое днище 5 с выводным патрубком 6, Шток 4 расположенв опоре 7, соосной опоре 8, в которой расположен выводной патрубок 6,На штоке 4 установлен упругий компенсирующий элемент 9, расположенный между крышкой 3 и опорой 7, Навыводном патрубке 6 также установлен упругий элемент 10, расположенный между коническим днищем 5 иопорой 8. Соосные опоры 7 и 8 жестко соединены между собой четырьмяштангами 11. На двух диаметральнорасположенных штангах 11 установлены направляющие пластины 12 с планками 13. На штоке 4 жестко укреплендвухбалансный вибратор 14 с разнесенными массами 15, Электродвигатель постоянного тока 16 соединенгибкой связью 17 с вибратором 14.Крепление вибрационного смесителяк опорной раме (не показана) осуществляется с помощью опорного фланца18, соединенного с соосной опорой 8.К коническому днищу 5 приварены штыри 19, на свободных концах которых закреплены с возомжностью вращения ползуны 20.3Устройство рабогает следующимобразом,От вибратора 14 знакопеременнаянагрузка через шток 4 и крышку 3 пе"редается корпусу 1, в котором закреплено перемешивающее устройство2 в виде винтового перфорированногожелоба. Соосные направляющие представляют собой подшипники скольже.ния. Каждая направляющая 12 представляет собой две жестко закрепленные одна относительно другой параллельные планки, между которыми помещается с возможностью относительного перемещения ползун 20, Последний выполнен в виде прямоугольнойбронзовой пластинки, укрепленной свозможностью вращения на свободныхконцах штырей 19, приваренных к коническому днищу 5, Угловые опорырасположены одна относительно дру"гой таким образом, что в пространствпредставляют собой участки двухзаходной внутренней прямоугольнойрезьбы. Установка в вибрационномсмесителе двух пар направляющих приводит к тому, что при приложениивертикальной нагрузки к штоку 4 всеэлементы корпуса 1 с перемешивающимустройством 2 двигаются в пространстве по винтовой линии с углом подъема, на который настроены угловые направляющие 12. Последние изготовлены таким образом, что позволяют плавно изменять угол их чстановки относительно горизонта в пределах 0-90оНаправление (правое или левое) винтовых линий перемешивающего устройства 2 и угловых направляющих 12должно совпадать.При малых углах установки направляющих 12 относительно горизонта силы трения ползунов 20 о направляющиепластины при приложении вертикальнойнагрузки превышают сдвиговое усилие,возникающее при разложении этой вертикальной нагрузки на нормальнуюи касательную составляющие. т.е. прималых углах установки угловых направляющих 12 одна тапько вертикальнаянагрузка не сможет обеспечить колебания корпуса 1 по винтовой линии(фиг. 2). Для обеспечения колебанийкорпуса по винтовой линии на шток4 должна действовать не только вертикальная знакопеременная нагрузка,но и знакопеременный крутящий момент.Поэтому вибратор 14 выполнен со смещенными дебалансами. Гибкая связь 1105220 417 двигателя 16 с вибратором 14необходима, поскольку корпус вибратора участвует в сложном пространственном движении, а другим путем подвести крутящий момент к вибраторутрудно. Электродвигатель постоянноготока 16 .позволяет плавно изменятьчастоту колебаний вибратора в пределах 10-30 Гц, что дает возможностьбыстро подобрать оптимальную частоту колебаний смесителя для различныхматериалов, обеспечивающих их кипениеЭлементы 9 и 10 служат для ограничения амплитуды колебаний корпуса 1 идля взаимного ориентирования конического днища 5 относительно направляющих 12.физическая сущность процесса смешения сыпучих материалов в вибрационном смесителе заключается в следующем.е Экспериментальные исследованияпоказали, что качество смешения сыцучих материалов значительно повыша ется при условии. если часть смешаннойкомпозиции транспортируют в зону подачиисходных компонентов (прототип). Впредлагаемом устройстве просеиваниекомпонентов и одновременно частичная его рециркуляция осуществляютсяна винтовом перфорированном желобе,совмещающем колебания по винтовой ли"нии, шаг которой больше шага самоговинтового перфорированного желоба.Принцип движения частиц материала 35вверх по винтовому желобу заключаетсяв том, что каждая частица материала,получив толчок под определенным углом от вибрирующего желоба, некоторое 40время находится в полете по направлению вверх по винтовому желобу. Заэто время желоб возвращается в исход,ное положение, а частица получает следующий толчок и т.д. Для выполнения 45этого условия необходимо чтобы угол1ускорения вибрации, который равенуглу установки направляющих 12, былбольше угла подъема винтовой линииперфорированного желоба 2. За счеттаких направленных колебаний поток 50 части сыпучегофматериала непрерывнодвижется вверх по винтовому перфорированному желобу. Так как винтовойжелоб выполнен с перфорацией, точасТицы смешиваемых компонентов 55 участвуют в сложном движении: потокматериала на перфорированном желобе"кипит", движется вверх по винтово,му желобу и одновременно просыпаетскчерез перфорацию на нижележащий виток желоба, Скорость движения частиц вверх по желобу определяется углом установки направляющих 12 и частотой колебаний корпуса 1, В установившемся 5 режиме работы смесителя в зависимости от его производительности толщина "кипящего" слоя материала на желобе стабилизируется, Опыты подтверждают, что без ухудшения качества смешения производительность смесителя с диаметром корпуса 250 мм можно изменять в пределах 90-130 кг/ч, Толщина слоя "кипящего" материала на желобе соответственно составляет 10-15 мм. Кроме того при виброкипении сыпучих материалов в них неизбежно начинается процесс сегрегации (расслоения частиц под действием инерционных сил и сил тяжести),20 которыйоказывает вредное влияние на качество смешения сыпучих материалов, В предлагаемом устройстве это явление самоустраняется тем, что нижний слой материала в "кипящем" слое просыпается через перфорацию в первую очередь, попадая при этом в верхний более легкий слой "кипящего материала на нижележащем витке винтового перфорированного же лоба, что и приводит к автоматическому усреднению материала на всех витках желоба, не считая первого.Для исследования сглаживающей способности смесителя снимали его динамическую характеристику.В качестве фонового материала использоваЛи нигрозин, а в качестве ключевого компонента - металлический 40 порошок. содержание которого в выходящей смеси непрерывно фиксировалось магнитным анализатором. Внутри смесителя было установлено перемешивающее устройство 2, представляю-. щее собой винтовой перфорированный желоб,. состоящий из десяти витков с углом подъема винтовой линии 8 . Перфорацию выполняли с диаметром отверстий 4 мм и с шагом 10 мм. По наружному диаметру винтового перфорированного желоба на ширине 10 мм от наружного края перфорацию не выполняли,чтобы часть смешиваемого материала могла непрерывно подниматься вверх по желобу без просыпания. Угол установки. угловых направляющих 30-32 . Частота колебаний корпуса была в пределах 23-27 Гц. В таком режиме на винтовом перфорированном желобе наблюдалось устойчивое "кипение" нигроэина, Полученная динамическая характеристика показала, что предлагаемый смеситель относится к классу инерционных смесителей, т.е. к смесителям, обладающим хорошей сглаживающей способностью флуктуаций расхода компонентов, поступающих в смеситель.Испытания предлагаемого смесителя показали, что при снижении потреб" ления энергии на 307 по сравнению с прототипом производительность его возросла при получении однотипных смесей на 15-177. при равном качестве смеси. По предварительным данным годовой экономический эффект составит 5300 р на один смеситель. При годовой потребности в смесителях 30-40 шт в год годовой экономический эффект составит при максимальном объеме использования 5300 х 40=212000 р.1105220 Составитель Техред Т.Дуб качков Корректо Редактор Т. Мите ирохман к И Тираж 576ВНИИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и открыти 3035, Москва, Ж, Раушская наб Заказ 5413 одписн д. 4 лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,