центробежный смеситель

Формула изобретения

1. Центробежный смеситель, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, крышку, на которой прикреплены патрубки для подачи исходных материалов, разгрузочный патрубок, приводной вал с установленным на нем ротором в виде диска, на котором концентрично установлены полые тонкостенные усеченные конуса, у которых высота и угол наклона образующей к основанию увеличиваются от центральной части к периферии, отличающийся тем, что на поверхности среднего и внешнего конусов выполнены тангенциальные отверстия, полученные путем развертки двух плоскостей: внутренней - направленной противоположно вращению ротора, и наружной - направленной в сторону вращения ротора.

2. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что в верхней части корпуса, ограниченной поверхностью крышки, установлен статичный отражатель, состоящий из внешнего и внутреннего колец, между которыми, под девяносто градусов относительно друг друга, закреплены четыре направляющих, изогнутых по дуге круга, рабочая (вогнутая) поверхность которых направлена навстречу вращению ротора.

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 указанном смесителе происходит в результате последовательного прохождения материала по поверхностям трех конусов под воздействием центробежных сил. Однако недостаточная разреженность потоков, отсутствие рециркуляции и наличие застойных зон в различных частях ротора 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 поверхности среднего конуса установлены четыре лопатки рабочего колеса осевого вентилятора, за счет чего обеспечивается направленная организация движения воздушных потоков в направлении сверху вниз. В результате взаимодействия воздушного потока с потоком материала последнему сообщается дополнительная турбулизация и увеличивается степень разреженности опережающих материалопотоков. Недостатками данной конструкции являются отсутствие обратной рециркуляции материала, а также образование пылегазовой смеси и витание дисперсных компонентов в области между ротором и крышкой, что не позволяет получать качественные смеси.

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 поверхности среднего и внешнего конусов выполнены тангенциальные отверстия, полученные путем развертки двух плоскостей: внутренней - направленной противоположно вращению ротора, и наружной - направленной в сторону вращения ротора. Поскольку траектория материалопотока относительно диска ротора закручена в сторону, противоположную направлению вращения, то его движение осуществляется по внутренней плоскости тангенциального отверстия, расположенного под углом к поверхности конуса, в результате чего происходит отрыв материала от рабочей поверхности конуса, что обеспечивает осуществление обратной рециркуляции. Поскольку наружная плоскость тангенциальных отверстий направлена в сторону вращения ротора, то через их поверхность обеспечивается направленная организация движения воздушных потоков в полость конусов по касательной к их поверхности, в результате материальному потоку сообщается дополнительная турбулизация и уменьшается количество застойных зон в роторе. Варьируя углы раскрытия плоскостей тангенциальных отверстий, можно изменять величину обратной рециркуляции и степень турбулизации материалопотока.

Также цель достигается за счет того, что в верхней части корпуса, ограниченной поверхностью крышки, установлен статичный отражатель, состоящий из внешнего и внутреннего колец, между которыми, под девяносто градусов относительно друг друга, закреплены четыре направляющих, изогнутых по дуге круга, рабочая (вогнутая) поверхность которых направлена навстречу вращению ротора. При вращении ротора воздух, находящийся в области между ротором и крышкой, также вовлекается во вращательное движение, вследствие чего образуется пылегазовая смесь, в которой витают частицы высокодисперсных компонентов смеси. Благодаря установке статичного отражателя закрученный пылегазовый поток, обладающий значительной кинетической энергией, под действием инерционных и центробежных сил прижимается к поверхности направляющих спиралевидного отражателя, и направляется к центру ротора, где происходит его осаждение на поверхности внутреннего конуса. Таким образом, наличие статичного отражателя способствует созданию направленной циркуляции пылегазового потока в области между ротором и крышкой смесителя, что, в свою очередь, положительно отражается на качестве смеси.

На фиг.1 изображен общий вид центробежного смесителя непрерывного действия; на фиг.2 - тангенциальное отверстие со схемой движения материальных и воздушных потоков, вращение ротора осуществляется против часовой стрелки; на фиг.3 - статичный отражатель в аксонометрическом исполнении.

Смеситель состоит из следующих элементов: вертикального цилиндрического корпуса 1, крышки 2 с загрузочными патрубками 3, приводного вала 4 с ротором 5, выполненным в виде диска 6 с прикрепленными к нему концентрично расположенными полыми усеченными конусами: внутреннего 7, среднего 8, внешнего 9. Высота конусов и угол наклона их образующей к основанию увеличиваются от центральной части к периферии. На рабочей поверхности конусов 7 и 8 имеются по четыре перепускных окна 10, ограниченные снизу поверхностью диска. На рабочей поверхности среднего 8 и внешнего 9 конусов, над перепускными окнами выполнены тангенциальные отверстия 11, полученные путем развертки двух плоскостей: внутренней 12 - направленной противоположно вращению ротора, и наружной 13 - направленной в сторону вращения ротора. В верхней части корпуса, ограниченной поверхностью крышки, установлен статичный отражатель 14, состоящий из внешнего и внутреннего колец 15, между которыми, под девяносто градусов относительно друг друга, закреплены четыре направляющих 16, изогнутых по дуге круга, рабочая (вогнутая) поверхность которых направлена навстречу вращению ротора. Вал крепится в подшипниковых опорах 17 и приводится во вращение через клиноременную передачу 18 от электродвигателя 19. Выгрузка смеси происходит через разгрузочный патрубок 20 в коническом днище 21.

Центробежный смеситель работает следующим образом.

Сыпучие компоненты дозаторами подаются в загрузочные патрубки 3 и попадают на днище вращающегося конуса 7. Под действием центробежных сил 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. Часть смешиваемых материалов движется через окна 10, после чего разреженным, опережающим потоком попадает на поверхность среднего конуса 8, имеющего большую высоту и угол наклона образующей к основанию. Другая часть движется по образующей внутреннего конуса 7 и сбрасывается через верхнее основание на поверхность среднего, где происходит наложение основного и опережающего потоков (т.е. происходит процесс усреднения компонентов). На среднем конусе 8 материалопоток разделяется на три части: первая, пройдя через окна 10, с опережением попадает на поверхность внешнего конуса 9; вторая (основная) движется по поверхности конуса и сбрасывается на поверхность последующего конуса; и третья часть, отрываясь от рабочей поверхности конуса при движении потока по внутренней плоскости тангенциального отверстия, возвращается к основанию среднего конуса. Смесь, пройдя внутренний 7 и средний 8 конуса, поступает на внешний конус 9. На внешнем конусе материалопоток разделяется на две части: первая под действием центробежной силы движется по внутренней поверхности конуса и выбрасывается через верхнее основание в пространство между ротором и корпусом; вторая - отрывается от рабочей поверхности конуса при движении потока по внутренней плоскости тангенциального отверстия, и материал возвращается к основанию внешнего конуса. Далее смесь попадает на коническое днище 21, откуда удаляется через разгрузочный патрубок 20.

Интенсификация процесса смешивания достигается тем, что на поверхности среднего и внешнего конусов выполнены тангенциальные отверстия, а также в верхней части корпуса, ограниченной поверхностью крышки, установлен статичный отражатель. Благодаря этому обеспечивается обратная рециркуляция материалопотока, сообщается дополнительная турбулизация смешиваемым компонентам, уменьшаются количество застойных зон в различных частях ротора и степень образования пылегазовой смеси, что, как следствие, положительно отражается на качестве смеси.

Источники информации

1. А.с. SU 1546120, А1, 1990, В 01 F 7/26.

2. Патент 2216394 РФ, С1, 2003, В 01 F 7/26.