центробежный смеситель

Формула изобретения

Центробежный смеситель сыпучих материалов, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, крышку, на которой установлен питатель с загрузочными патрубками, приводной вал с закрепленными на нем разгрузочными лопастями и ротором, выполненным в виде диска с прикрепленными к нему тремя концентрично расположенными полыми усеченными конусами, у которых высота и угол наклона образующей к основанию увеличиваются от центральной части к периферии, на поверхностях внутреннего и среднего конусов расположены окна, отличающийся тем, что на внутренних поверхностях среднего и внешнего конусов спиралевидно установлены направляющие лопасти, имеющие ряд отверстий и профиль дуги круга.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для непрерывного приготовления смесей сыпучих материалов и может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Известен смеситель [1], содержащий корпус с размещенным в нем на вертикальном валу ротором, представляющим собой три полых усеченных конуса, которые концентрично установлены на диске. При этом высота и угол наклона образующей каждого конуса к диску ротора увеличиваются от центральной части к периферии. Смешивание в нем происходит в результате последовательного прохождения материала по поверхностям трех конусов под воздействием центробежных сил. Однако недостаточная разреженность материальных потоков и отсутствие рециркуляции не позволяют получать качественные смеси.

Известен смеситель [2], содержащий три конуса, у которых высота и угол наклона образующих к основанию увеличиваются от центральной части к периферии. На поверхностях внутреннего и среднего конусов имеются по два ряда окон. При этом окна второго (верхнего) ряда выполнены с козырьками, через которые часть материала, движущегося по внутренней конической поверхности, опережающим потоком попадает на поверхность последующего конуса. Кроме этого, над внутренним и средним конусами установлены отражатели с торовой поверхностью, с помощью которых осуществляется возврат части материала, сходящего с конусов. К недостаткам данной конструкции относится недостаточная разреженность опережающих потоков и образование застойных зон в различных частях ротора, что не позволяет получать смеси достаточного качества.

Цель изобретения – интенсификация процесса смешивания сыпучих материалов с соотношением исходных компонентов 1:500 и выше, увеличение сглаживающей способности смесителя и, как следствие, повышение качества получаемой смеси.

Достижение поставленной цели обеспечивается тем, что на внутренних поверхностях среднего и внешнего конусов ротора спиралевидно устанавливаются направляющие лопасти, имеющие профиль дуги круга, в результате чего создается контур обратной рециркуляции, т.е. обеспечивается возврат части материала к основанию конусов. Установка направляющих лопастей способствует образованию воздушных потоков, двигающихся в направлении снизу вверх, за счет чего между окнами конусов образуется перепад давлений, что в свою очередь обеспечивает более высокий уровень разрежения опережающих материальных потоков. Дополнительно достижению цели способствует наличие ряда отверстий на поверхности направляющих лопастей, через которые создается направленная организация движения воздушных потоков в направлении сверху вниз по спиралевидной траектории противоположно материалопотоку, за счет чего увеличивается взаимопроникновение частиц, что способствует интенсификации процесса смешивания.

На фиг.1 изображен общий вид центробежного смесителя непрерывного действия; на фиг.2 – ротор в аксонометрическом исполнении.

Центробежный смеситель состоит из следующих элементов: вертикального цилиндрического корпуса 1, крышки 2 на которой установлен питатель 3 с загрузочными патрубками 4, приводного вала 5 с ротором 6, выполненным в виде диска 7 с прикрепленными к нему тремя концентрично расположенными полыми усеченными конусами: внутреннего 8, среднего 9, внешнего 10. Высота конусов и угол наклона их образующей к основанию увеличиваются от центральной части к периферии. На рабочей поверхности конусов 8 и 9 имеются четыре окна 11, которые снизу ограничены поверхностью диска. На внутренних поверхностях среднего и внешнего конусов спиралевидно установлены по четыре направляющих лопасти 12, имеющие профиль дуги круга и ряд отверстий 13. При этом лопасти 12 располагаются между окнами конусов таким образом, чтобы направление витков было противоположным вращению вала. Вал крепится в подшипниковых опорах 14 и приводится во вращение через клиноременную передачу 15 от электродвигателя 16. Для удаления готовой смеси служат разгрузочные лопасти 17, установленные на приводном валу. Выгрузка смеси происходит через разгрузочный патрубок 18, размещенный в коническом днище 19.

Центробежный смеситель работает следующим образом.

Сыпучие компоненты дозаторами подаются в питатель 3 через загрузочные патрубки 4 и попадают на днище вращающегося конуса 8. Под действием центробежной силы частицы материала ускоренно движутся от центра к периферии, распределяясь равномерно по внутренней поверхности конуса, при этом толщина слоя на периферии уменьшается за счет увеличения поверхности распределения частиц, а траектория материалопотока относительно диска 7 закручена в сторону, противоположную направлению вращения. Часть смешиваемых материалов проходит через окна 11, после чего разреженным опережающим потоком попадает на поверхность среднего конуса 9, имеющего большую высоту и угол наклона образующей к основанию. Другая часть движется по образующей внутреннего конуса 8 и сбрасывается через верхнее основание на поверхность среднего, где происходит наложение основного и опережающего потоков (т.е. происходит процесс усреднения компонентов). На среднем конусе 9 материалопоток разделяется на три части: первая, пройдя через окна 11, с опережением попадает на поверхность внешнего конуса 10; вторая (основная) движется по поверхности конуса и сбрасывается на поверхность последующего конуса; и третья часть потока, отражаясь от внутренней поверхности направляющих лопастей, возвращается к основанию среднего конуса. Последнее обеспечивается тем, что угол установки направляющих лопастей 12 меньше угла подъема траектории движения частиц по образующей конуса, в результате чего образуется контур обратной рециркуляции и часть материала возвращается к основанию конуса. Смесь, пройдя внутренний 8 и средний 9 конусы, поступает на внешний конус 10. Компоненты при движении под действием центробежной силы по внутренней поверхности конуса 10 смешиваются и часть из них выбрасывается через верхнее основание в пространство между ротором и корпусом, а другая часть, отражаясь от внутренней поверхности направляющих лопастей, вновь возвращается к основанию конуса. Далее смесь попадает на коническое днище 19, откуда разгрузочными лопастями 17 удаляется через патрубок 18.

Смеситель работает в оптимальном режиме в случае, если через окна 11, расположенные на поверхностях внутреннего 8 и среднего 9 конусов, проходит 50-60% входного потока. Для этого необходимо, чтобы отношение ширины окна к расстоянию между ними было равным 1:3. Необходимое разрежение опережающих потоков достигается в том случае, когда площадь отверстий 13, расположенных на поверхности направляющих лопастей 12, не будет превышать 20% от общей площади последних.

За счет направляющих лопастей, имеющих профиль дуги круга, спиралевидно установленных на внутренних поверхностях среднего и внешнего конусов, создается контур обратной рециркуляции, что обеспечивает возврат части материала к основанию конусов. Последнее обеспечивается за счет того, что угол установки направляющих лопастей несколько меньше угла подъема частиц материалопотока по образующей конуса. Установка направляющих лопастей способствует образованию направленной организации движения воздушных потоков в направлении снизу вверх. Так как окружная скорость вращения конусов увеличивается от внутреннего к внешнему, то производительность направляющих лопастей по воздуху у внешнего конуса будет больше, чем у среднего. Таким образом, величина давлений в пространстве между конусами уменьшается от центра ротора к его периферии. Разность этих давлений характеризуется дополнительной движущей силой, которая сообщает частице материала опережающего потока некоторую скорость. За счет изменения угла установки направляющих лопастей можно варьировать величины давлений и соответственно уровни опережающих потоков и обратной рециркуляции. Наличие ряда отверстий на поверхности направляющих лопастей служит для образования направленной организации движения воздушных потоков в направлении сверху вниз по спиралевидной траектории, противоположно материалопотоку. В результате этого обеспечивается уменьшение числа застойных зон в различных частях ротора и сообщается дополнительная турбулизация материалопотоку, что способствует лучшему смешиванию.

Интенсификация процесса смешивания достигается тем, что на внутренней поверхности среднего и внешнего конусов спиралевидно установлены направляющие лопасти, имеющие ряд отверстий и профиль дуги круга. Благодаря этому обеспечивается значительное разрежение опережающих потоков, создается контур обратной рециркуляции материалопотока, уменьшается количество застойных зон в различных частях ротора, а также сообщается дополнительная турбулизация смешиваемым компонентам, что способствует лучшему взаимопроникновению частиц.

Источники литературы

1. А.с. СССР 1546120 A1, B 01 F 7/26, 1990.

2. Патент РФ 2174436 С2, В 01 F 7/26, 2001.