Шнек устройства для переработки сыпучих материалов

(1% (11 ГОСУД ДРСТВЕПО ДЕЛАМ ИЗОЬ СПИСА Я ИЕ ИЗОБРЕТ ВТОРСН(54) (57) 1, ШНЕК УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ, содержащий вал, соединенный с приводом вращения, и раоочую винтовую поверхность,которая выполнена в виде ряда эакрепленных на валу рабочих элементов,отличающийся тем, что,с целью расширения технологическихвоэможностей устройства и интенсификации процесса смещения перемещаемыхсыпучих материалов, рабочие элементывыполнены в виде плоских лопаток, имеющих форму секторов, эакрепленных навалу шнека вершиной центрапьного угла сектора, с обраэованием окон междуплоскостями смежных лопаток, причемоси симметрии секторов перпендикулярны продольной оси вала,ННЫЙ НОМИТЕТ СССР РЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(7) Научно-исследовательский институт прикладной математики и механики при Томском ордена Трудового Красного Знамени государственном университете им. В, В, Куйбышева(56) Авторское свидетельство СССР В 863384, кл, В 29 В 1/10, 1979.Патент США У 4192418,кл. В 65 С 33/26, опублик. 1980. 9 В 7/42, В О Р 7/082, Шнек по и. 1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что лопатки закреплены в двухзаходной винтовой канавке, которая выполнена на валу, с расстоя. кием между эаходаья, равным половине шага винтовой поверхности шнека. 1229 О 5 О3. Шнек по пп. 1 и 2, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что лопаткисмонтированы с перекрытием кромоксмежных лопаток на периметре шнека ижестко соединены между собой, 1Изобретение относится к химическо".му машиностроению, а именно к конструкции смесителя непрерывного действия для сыпучих мелкодисперсных мате"риалов, а также гранулированных пластмасс,Цель изобретения - расширение тех"нологических возможностей устройстваи интенсификация процесса смешенияперемещаемых сыпучих материалов.На фиг,изображен участок рабочей части шнека в сборе; на фиг, 2 -. шнек, вид вдоль осевой линии вала;на фиг, 3 - то же, сечение плоскостью, перпендикулярной плоскостям,соединенным на периметре лопаток параллельных рядов; на фиг. 4 - соединение лопаток при одноэаходной канавке; на фиг, 5 - то же, при трехзаходной канавке, 20Шнек устройства для переработкисыпучих материалов содержит вал ,соединенный с приводом вращения (непоказан) и имеющий винтовые канавки2, например двухзаходные,и рабочуювинтовую поверхность, каждая выполнена в виде ряда закрепленных на валу1 рабочих элементов - плоских лопаток3, имеющих форму секторов. Секторазакреплены на валу 1 шнека вершинойцентрального угла 4 с образованиемокон а между плоскостями смежныхлопаток Э, причем оси симметрии секторов лопаток 3 перпендикулярны про"дольной оси вала 1, 3 1Установленные вдоль оси вала 1лопатки Э смонтированы параллельнымирядами, причем угол о. Между плоскостью лопатки 3 и осевой линией вала1 есть угол подъема винтовой линии., 40Если расстояние между винтовыми канавками 2 вала 1 равно половине шагавинтовой линии, то кратчайшее расстояние между плоскостями лопаток 3одного ряда равно 1/ соао, Это рас стояние является одним из параметров, необходимых при определении наружного диаметра шнека.Вид шнека вдоль осевой линии вала (фиг. 2) показывает, что, например, в конкретной конструкции шнека на нитке длиной в один шаг располагается восемь лопаток 3, которые, будучи вставленными вершиной центрального угла 4 в винтовую канавку 2 вала 1, перекрывают одна другую на участок л 8 и тогда участки 5-7 и т.д. (фиг, 1 и 2) и есть места соединения между собой лопаток 3 параллельных рядов на периметре шнека, обеспечивающие создание жесткой конструкции.Сечение шнека плоскостью, перпендикулярной плоскостям лопаток 3 параллельных рядов, соединенных на периметре (фиг. 3), показывает как кромки лопаток 3 соединяются между собой и дает размерные характеристики, входящие в расчетную зависимость, определяющую наружный диаметр шнека и длину лопатки Э, Ширина винтовых канавок 2 соответствует толщине устанавливаемых в них лопаток 3. Плоскость лопатки 3 при перемещении ее центральной кромки вдаль винтовой канавки 2 с одной стороны вала 1 на противоположную совершает разворотона 90 . Следовательно, между смежнымн лопатками Э на одной винтовой канавке 2 образуется расходящийся угол, равный/и, где и - число лопаток 3, устанавливаемых на одном шаге винтовой линии вала 1. При этом точно такой же угол, но уже сходящийся, образуется между плоскостью лопатки 3 выбранного ряда с ближайшими плоскостями лопаток 3 параллельных рядов, расположенных в смежных винтовых канавках 2 вала 1. Это дает возможность так подобрать длину и угол сектора лопаток 3 что лопатки Э параллельных рядовсостыкуются на периметре между собой, т.е, создадут условия для их соединения, например, с помощью сварки и получения жесткой конструкции шнека.Таким образом, если лопатка 3 шнека имеет форму сектора с углом, прикотором, если смотреть на лопатки 3вдоль оси вала 1, кромки лопаток 3 .на периметре касаются или даже несколько перекрывают одна другую, и длину, при которой лопатки 3 параллельных рядов на периметре стыкуются между собой, то диаметр Р шнека жесткойконструкции должен определяться следующей зависимостью: 5соя сс2 р т 72 пгде д - диаметр вала, м;- шаг винтовой линии, м;Ы - угол подъема винтовой линии, 10град;п - число лопаток на шаге винтовой линии.При этом длина соответственно определяется выражением 25созег втп п 72 пВ результате сборки получаетсяшнек, в котором через линии симметриилопаток 3 можно провести лишь условную винтовую поверхность прямого ге- З 0ликоида, действительная же поверхность - прерывистая, состоящая иэотдельных плоских лопаток 3 и имеющая окна между плоскостями смежныхлопаток 3 в виде расходящегося к периметру угла. Соединенные на периметре лопатки 3 параллельных рядов образуют как .бы новую винтовую поверхность, также прерывистую, но в неймежду плоскостями лопаток 3 есть окно а с вершиной угла на периметре, асама винтовая поверхность имеет шагравный произведению шага винтовой линии вала 1 на число лопаток 3, устанавливаемых на этом шаге, Размер окон 5о таков, что через них может свободно проходить перемещаемый шнеком материал,Если при выполнении устройстваугол сектора лопаток 3 и его длина 50оказываются меньше требуемой величины, т,е. соединение кромок лопаток3 на периметре не происходит, но темне менее крепление лопаток 3 к валу1 достаточно надежно, то и при такой 55конструкции цель изобретения будетдостигнута. Просто при соединениимежду собой кромок смежных лопаток на периметре шнека получается более прочная и жесткая конструкция.Винтовая канавка 2 вала 1 может быть одно-, двух- и трехэаходной (фиг3-5),оВо всех трех случаях крепления лопаток 3 к валу 1 и на периметре шнека на одном шаге винтовой линии шнека установлено равное число лопаток 3, т.еугол между плоскостями лопаток 3 одинаков и равен П /и. Сравнивая фиг. 3-5, видно, что диаметр Р шнека уменьшается пропорционально числу заходов винтовой канавки 2, а общее число лопаток Э возрастает в число заходов раз.Для случая одноэаходной канавки (фиг. 4) и условия получения крепления лопаток 3 на периметре шнека приходится выполнять длинные лопатки 3 с большим углом сектора. Такое устройство имеет большие окна а между плоскостями лопаток 3 и большие рабочие поверхности, может использоваться только для перемешивания материала и представляет собой обычный лопаточный смеситель.Конечно, увеличение числа лопаток 3 на шаге винтовой линии уменьшило бы окна а , но здесь уменьшается угол между плоскостями лопаток 3 и существенно возрастает диаметр шнека,С другой стороны, для случая трехэаходной канавки (фиг. 5) в сравнении с одноэаходной диаметр шнека уменьшается в три раза, а число лопаток Э возрастает в три раза. Изготовление такой конструкции резко усложняется не столько из-за,выполнения трехзаход ной канавки 2 на валу 1, сколько иээа выполнения большого числамест соединения лопаток 3 как к валу 1,. так и на периметре шнека. Причем, увеличение диаметра шнека можно обеспечить только дополнительным увеличе. нием числа лопаток 3.Таким образом, вариант двухэаходной винтовой канавки 2 шнека предлагаемой конструкции с точки зрения простоты изготовления и достижения цели является оптимальным. При одинаковых секториальных лопатках Э уст. ройства, обраэуюпрпс при соединении на периметре равнобедренные треуголь" ники (фиг.3)необходимо, чтобы двухзаходная винтовая канавка 2 была выполнена в точности с расстоянием, равным полонине шага винтовой линии, 1229050Шнек устройства для переработкисыпучих материалов работает следующимобразом.Порошковый материал, подаваемый квходному концу шнека, при вращениивала 1 должен двигаться к его разгрузочному концу, Если в обычном шнековом транспортере его винтовая поверхность сплошная и весь материал должен 1двигаться только в одном направлении,то в предлагаемой конструкции рабочая винтовая поверхность состоит изотдельных лопаток 3, разделенных ок"нами, и поэтому при вращении .шнекакаждая из лопаток 3 как бы делит порошковый материал на две части, изкоторых одна, подхваченная лопаткой3, совершает движение вперед, как ив обычном транспортере, а другая проходит через треугольное окно и частична пересыпается на последующуювинтовую поверхность, транспортирующую очередную порцию материалов, Атак как процесс разделения порошко- двого материала на небольшие части исоединение их вновь и есть перемешивание, то движение материала от входного конца шнека к разгрузочному сойровождается интенсивным перемешива 3 Онием,Расчетные зависимости размеровшнека жесткой конструкции показываюгчто можно выполнить треугольные окналюбых размеров и так как в изобрете 15нии порошковый материал совершаетдвижение как вперед, так и частичноепересыпание назад, и это,цвижениезависит от размера окон и угловойскорости вращения шнека, то для конкретного порошкового материала экспериментально можно подобрать такойшнек, который заставит материал двигаться с необходимой скоростью и обе"спечит интенсивное перемешивание егокомпонентов.Изобретение, позволяющее использовать шнек одновременно и как смеситель сыпучих материалов, решает проб.лему перемешивания, например, тонкодисперсных материалов в цепи непрерывного автоматизированного химического производства, причем шнековоеустройство, являясь изолированнымот окружающей среды, работает безпотерь ценного сырья и загрязненияокружающей среды, например, вреднымииспарениями или частицами пыли,Шнек прост в изготовлении и дешеввниду того, что состоит из простыхдетапей: цилиндрического нала с винтовыми канавками и плоских секториальных лопаток, и к тому же можетбыть изготовлен практически любыхразмеров с сохранением при этом жесткости конструкции, согласно приведенным Формулам,П р и м е р, При диаметре валад20 мм угол подъема винтовой лиЬонии принят равным сА= 45 и, следовательно, ему соответствует шаг винтовой линии= Хйь с = 62,8 мм.На этой винтовой линии длиной в одиншаг устанавливают восемь лопаток 3,закрепленных центральной кромкой сектора в винтовой канавке 2 вала 1 скромками, выходящими на периметр шнека, с кромками лопаток соседних рядов,расположенных в близлежащих винтовыхканавках 2 вала 1Такое креплениеи придает жесткость конструкции шнека и одновременно диктует его наружный диаметр в соответствии с геометрической зависимостью229050 Составитель Л. КольцоТехред Н.Бонкало Тяско Редактор М. Бланар рект аказ 2407/ сноеССР о 4/ изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,Тираж 64 ВНИИПИ Государст по делам изобр 13035, Москва, Ж