лабораторная установка для исследования процесса измельчения и смешивания зерновых смесей

Формула изобретения

1. Лабораторная установка для исследования процесса измельчения и смешивания зерновых смесей, включающая ротор, набор сменных рабочих органов, корпус рабочей камеры, установленный с возможностью свободного вращения относительно оси ротора, ограниченный устройствами измерения крутящего момента и выполненный составным из прозрачной крышки, обечайки и планшайбы, отличающаяся тем, что содержит прозрачную установочную плиту, установленную над прозрачной крышкой вне корпуса с возможностью регулирования по высоте, в которой выполнены, по крайней мере, установленные диаметрально два патрубка в виде устройства для определения расхода воздуха по входному коллектору и соосно с валом ротора установлен фиксирующий подшипник, в который входит вал ротора, выполненный на всю длину рабочей камеры до установочной плиты, причем на нем поярусно установлено более одного сменного рабочего органа, в прозрачной крышке рабочей камеры выполнены загрузочные отверстия соответственно по осям симметрии патрубков, а зазоры между загрузочными отверстиями в прозрачной крышке и патрубками в прозрачной установочной плите герметизированы мягкими воздухонепроницаемыми рукавами.

2. Лабораторная установка по п.1, отличающаяся тем, что на внешнюю поверхность обечайки прикреплена колодка с тензочувствительными элементами для определения давления на нее.

3. Лабораторная установка по п.1, отличающаяся тем, что на внутренней поверхности обечайки установлены конические шипы.

4. Лабораторная установка по п.1, отличающаяся тем, что в планшайбе выполнены выходные люки с выходными крышками.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для изучения процесса измельчения-смешения зерновых смесей в комбикормовом производстве.

Известна лабораторная дробилка для исследования процесса измельчения зерна (патент РФ №2180612, МПК 7 В 02 С 13/18, 20.03.2002, Бюл. №8), включающая корпус, ротор, входной патрубок, выполненный в виде устройства для определения расхода воздуха по входному коллектору, соосный с ротором, выходной патрубок, планшайбу.

Недостаток этого устройства - невозможность получить частицы определенных размеров, при одновременном перемешивании компонентов (отсутствует дополнительный входной патрубок), адекватного моделирования реального процесса измельчения-смешения, наличие погрешностей при проведении различного рода экспериментов (уход продукта через зазор между корпусом и планшайбой).

Наиболее близким изобретением по технической сущности является лабораторная дробилка (патент РФ №2128552, МПК 6 В 02 С 13/18, 10.04.99, Бюл №10), включающая корпус рабочей камеры, выполненный составным из прозрачной крышки, обечайки и планшайбы, ротор, сменный набор рабочих органов.

Недостаток прототипа - невозможность одновременного измельчения и смешивания нескольких компонентов, что не дает возможность получения смеси частиц определенного размера, адекватного моделирования реального процесса измельчения-смешения, наличие погрешностей при проведении различного рода экспериментов (крутящего момента, расхода воздуха, скорости воздушно-продуктового слоя и его давления на обечайку).

Технический результат - получение частиц определенных размеров за счет одновременного измельчения и смешивания нескольких компонентов, адекватное моделирование процесса измельчения-смешения нескольких компонентов, устранение погрешностей при проведении различного рода измерений с целью оптимизации конструкции измельчителей-смесителей.

Поставленная задача решается тем, что в лабораторной установке, включающей ротор, набор сменных рабочих органов, корпус рабочей камеры, установленный с возможностью свободного вращения относительно оси ротора, ограниченный устройствами измерения крутящего момента и выполненный составным из прозрачной крышки, обечайки и планшайбы, содержит прозрачную установочную плиту, установленную над прозрачной крышкой вне корпуса с возможностью регулирования по высоте, в которой выполнены, по крайней мере, установленные диаметрально два патрубка в виде устройства для определения расхода воздуха по входному коллектору и соосно с валом ротора установлен фиксирующий подшипник, в который входит вал ротора, выполненный на всю длину рабочей камеры до установочной плиты, причем на нем поярусно установлено более одного сменного рабочего органа, в прозрачной крышке рабочей камеры выполнены загрузочные отверстия соответственно по осям симметрии патрубков, а зазоры между загрузочными отверстиями в прозрачной крышке и патрубками в прозрачной установочной плите герметизированы мягкими воздухонепроницаемыми рукавами. На внешнюю поверхность обечайки прикреплена колодка с тензочувствительными элементами для определения давления на нее. На внутренней поверхности обечайки установлены конические шипы, а в планшайбе выполнены выходные люки с выходными крышками.

Обечайка и вал ротора имеют различную конфигурацию для моделирования процесса, происходящего в промышленной установке. Обечайка может быть выполнена в виде решета.

На чертеже показано сечение лабораторной установки для исследования процесса измельчения и смешивания зерновых смесей по оси вращения ротора.

Лабораторная установка устроена следующим образом.

На станине 1 установлен подшипниковый узел 2, к которому крепится планшайба 3, установленная с возможностью свободного вращения относительно оси вала ротора 4 с установленными на нем поярусно сменными рабочими органами 5. На планшайбе 3 установлена обечайка 6, которая вместе с крышкой 7 и шпильками 8 образуют корпус рабочей камеры 9 лабораторной установки. На стойках 10 над прозрачной крышкой 7 вне корпуса 9, с возможностью регулирования по высоте, установлена прозрачная установочная плита 11. В прозрачной установочной плите 11 выполнены, по крайней мере, установленные диаметрально два патрубка 12 в виде устройства для определения расхода воздуха и производительности по входному коллектору 13 для одновременного с измельчением смешивания и соосно с валом ротора 4 установлен фиксирующий подшипник 14, в который входит вал ротора 4, выполненный на всю длину рабочей камеры 9 до установочной плиты 11. На валу ротора 4 поярусно установлено более одного сменного рабочего органа 5 для интенсификации процесса смешения при сопутствующем измельчении, а в прозрачной крышке 7 выполнены загрузочные отверстия 15 соответственно по осям симметрии патрубков 12. Зазоры между загрузочными отверстиями 15 в прозрачной крышке 7 и патрубками 12 в прозрачной установочной плите 11 герметизированы мягкими воздухонепроницаемыми рукавами 16 для устранения погрешности при определении расхода воздуха и производительности измельчителя-смесителя. Возможность вращения планшайбы 3 ограничена устройствами измерения крутящего момента, который может быть установлен либо при помощи двух динамометров, связанных с планшайбой гибкими нерастяжимыми нитями, либо с помощью тензометрической балочки (не показаны). На внешнюю поверхность обечайки 6 прикреплена колодка с тензочувствительными элементами 17 для определения давления воздушно-продуктового слоя на нее. На внутренней поверхности обечайки 6 установлены конические шипы 18. В планшайбе 3 выполнены выходные люки 19 с выходными крышками 20. Вал ротора 4 соединен с электродвигателем 21 через муфту 22.

Лабораторная установка работает следующим образом. Через входные патрубки 12 смешиваемые и измельчаемые компоненты попадают в рабочую камеру 9, разгоняются сменными рабочими органами 5 и под действием центробежных сил отбрасываются на внутреннюю поверхность обечайки 6 с установленными коническими шипами 18. Под действием этих сил происходит циркуляция материала в рабочей камере 9 установки по замкнутому контуру, которая обеспечивает перемешивание частиц во всем объеме аппарата. Одновременно с процессом перемешивания зерновых компонентов, в рабочей камере 9 установки происходит процесс измельчения за счет многократного соударения частиц между собой, раскалывания о конические шипы 18, удара о сменные рабочие органы 5 и боковой поверхности обечайки. Наличие поярусно расположенных рабочих органов 5 по всей высоте рабочей камеры 9 обеспечивает интенсификацию процесса смешения за счет образования местных циркуляционных потоков вокруг каждого рабочего органа, что увеличивает скорость протекания процесса и улучшает качество смешения.

Трение вращающегося в рабочей камере 9 продукта о ее стенки создает крутящий момент, который может быть установлен при помощи динамометров или с помощью тензометрической балочки.

Установка прозрачной установочной плиты 11 вне корпуса рабочей камеры 9 с расположенными непосредственно в ней, по крайней мере, двумя патрубками 12 в виде устройства для определения расхода воздуха по входному коллектору, установленными диаметрально, и фиксирующего подшипника 14, в который входит вал ротора 4, обеспечивает свободное вращение корпуса рабочей камеры 9 относительно оси вала ротора 4, снижение биений и изгиба вала ротора 4, устранения погрешности определения крутящего момента. Можно также регулировать угловую скорость вращения вала ротора 4 в широких пределах.

Прозрачная установочная плита 11, установленная вне корпуса рабочей камеры 9 с возможностью регулирования по высоте, позволяет устанавливать различную по высоте и форме обечайку 6 и вал ротора 4. Наличие прозрачной крышки 7 и прозрачной установочной плиты 11 позволяет вести фото- и киносъемку.

Предлагаемая конструкция позволяет исследовать процесс измельчения и смешивания зернового материала при различных конструкциях рабочих органов 5, форме и размере обечайки 6 и размерах вала ротора 4. Возможность регулирования угловой скорости вала ротора в широких пределах позволяет исследовать режимы процесса измельчения-смешения и получить дополнительную информацию о поведении процесса. Обработка результатов этих замеров позволяет получить значение средней скорости слоя в измельчителях-смесителях, степени однородности смешения, размеров слоя зерновых смесей, отразить процесс смешивания при сопутствующем измельчении.

Анализируя полученные результаты замеров, можно получить реальную картину процесса измельчения и смешивания в рабочей камере измельчителя-смесителя и построить математическую модель процесса измельчения и смешивания в лопастных измельчителях-смесителях с внутренней циркуляцией.