Центробежный смеситель

 

Изобретение относится к устройствам для непрерывного приготовления смесей сыпучих материалов с последующим их разбавлением и может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности. Центробежный смеситель содержит вертикальный цилиндрический корпус, приемно-направляющее устройство конической формы с отверстиями, крышку с патрубками для подачи исходных материалов, распылительный диск, днище с патрубком для выгрузки смеси, приводной вал с закрепленными на нем разгрузочными лопастями и ротором в виде диска, на котором концентрично установлены три полых тонкостенных усеченных конуса с увеличивающимися от центральной части к периферии высотой и углом наклона образующей. Конструкция смесителя предполагает наличие опережающих потоков материалов в процессе их смешивания. Прямая рециркуляция, а также равномерное и стабильное распределение материалов обеспечивается наличием в нижней части конусов ротора окон, ограниченных снизу поверхностью диска. Для осуществления процесса последовательного разбавления на приемно-распределительном устройстве расположено два ряда отверстий, через которые проходит часть входного потока, которая в процессе смешения накладывается на поток материала, идущий по конусам. В аппарате достигается интенсификация процесса смешивания и сглаживание флуктуаций входных потоков. 2 ил.

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 действием центробежных сил. Однако недостаточная разреженность потоков и отсутствие рециркуляции не позволяет получать качественные смеси.

Известен смеситель [2], содержащий три конуса, у которых высота и угол наклона образующих к основанию увеличиваются от центральной части к периферии, при этом на поверхностях внутреннего и среднего конусов имеются окна, через которые часть материала, движущегося по внутренней конической поверхности, опережающим потоком попадает на поверхность последующего конуса. Кроме этого, над конусами установлен отражатель в виде объемной спирали Архимеда, который осуществляет частичный возврат материала, сходящего с конуса.

При исследовании работы этого смесителя выяснились его конструктивные недостатки. Так, перепускные окна внутреннего и среднего конусов расположены таким образом, что со всех сторон ограничены конической поверхностью, в результате чего, движущийся снизу вверх поток материала в момент схода с нижней кромки окна имеет скорость, направленную по касательной к поверхности конуса. Это приводит к тому, что часть потока материала, сошедшего с кромки окна, вновь попадает на поверхность последующего конуса выше окна, не успевая проскочить в него. Помимо этого, в процессе смешивания не задействованы нижние части поверхностей среднего и внешнего конусов. Кроме того, следует отметить, что сход материала с поверхности отражателя происходит не по окружности, а по спиралевидной линии, что приводит к неравномерному распределению материала по поверхности каждого конуса.

Цель изобретения - интенсификация процесса смешивания сыпучих материалов с соотношением исходных компонентов 1:500 и выше с последующим их разбавлением, увеличение сглаживающей способности смесителя и, как следствие, повышение качества получаемой смеси. Достижение поставленной цели обеспечивается тем, что на поверхности приемно-направляющего устройства имеется два ряда отверстий: верхний и нижний. Данные отверстия способствуют разделению входного потока на три части: первая часть проходит через верхний ряд отверстий, вторая через нижний ряд отверстий, а оставшаяся часть через центральное отверстие приемно-направляющего устройства. Также цель достигается за счет наличия над внутренним и средним конусами направляющих колец, позволяющих направлять сыпучую смесь, сходящую с конуса, к основанию следующего. Все эти конструктивные решения обеспечивают организацию стабильных опережающих потоков внутри аппарата.

На фиг.1 изображен общий вид центробежного смесителя непрерывного действия с указанием направления движения смеси в аппарате; на фиг.2 изображено приемно-направляющее устройство (вид сверху).

Смеситель состоит из следующих элементов: вертикального цилиндрического корпуса 1, в котором расположено приемно-распределительное устройство 2 конической формы, имеющее два ряда отверстий: верхний 3 и нижний 4, крышки 5 с входными патрубками 6, днища 7 с разгрузочным патрубком 8, приводного вала 9. На валу 9 крепятся разгрузочные лопасти 10, ротор 11 и питающая тарель 12. Ротор представляет собой диск с концентрично установленными на нем тремя полыми усеченными тонкостенными конусами 13, 14, 15, которые обращены меньшими основаниями вниз. Высота и угол наклона образующих конусов к их основаниям увеличиваются от центральной части к периферии. На поверхностях внутреннего 13 и среднего 14 конусов имеются окна 16, ограниченные снизу поверхностью диска ротора. Над внутренним и средним конусами расположены направляющие кольца 17. Отражатели крепятся к нижней поверхности приемно-направляющего устройства 2. Приводной вал 9 крепится в подшипниковых узлах 18 и 19 и приводится во вращение при помощи клиноременной передачи 20 от электродвигателя 21.

Центробежный смеситель работает следующим образом.

Сыпучие компоненты дозаторами подаются через загрузочные патрубки 6 и попадают на поверхность питающей тарели 12, откуда под действием сил инерции распыляются тонким слоем на приемно-распределительное устройство 2. Скользя по нему, компоненты смеси равномерно ссыпаются через отверстия 3, на основании внешнего конуса 15 и через отверстия 4, на основание среднего конуса 14. В результате этого происходит наложение основного потока, идущего по конусам, с потоком, поступающим на конуса через отверстия 3 и 4. Часть потока, попавшая на диск ротора через кольцевой зазор между выходным отверстием приемно-направляющего устройства 2 и приводным валом 9, под действием сил инерции, растекается по поверхности диска, при этом траектория потока относительно диска (а также конусов) закручена в сторону, противоположную направлению вращения. При помощи окон 16 только часть потока переходит на поверхность внутреннего конуса 13, а другая через окна 16 движется к среднему конусу 14. Далее смесь, движущаяся по поверхности внутреннего конуса 13, сбрасывается на поверхность направляющего кольца 17, куда через отверстия 4 опережающим, по отношению к основному потоку, ссыпается смесь, находящаяся на приемно-распределительном устройстве 2, т.е. происходит наложение слоев. Суммарный поток ссыпается с поверхности направляющего кольца 17 на внутреннюю поверхность среднего конуса 14. Здесь снова происходит наложение суммарного потока, сошедшего с направляющего кольца 17, с материалом, прошедшим через окна 16 внутреннего конуса 13 на поверхность среднего конуса 14. Далее смесь опять разделяется на две части. Одна из них проходит через окна 16 на поверхность внешнего конуса 15, а другая движется по поверхности среднего конуса 14, где под действием центробежных сил сбрасывается с его поверхности на направляющее кольцо 17. На поверхности которого происходит наложение потока, сошедшего с кромки среднего конуса 14, на поток, проходящий по поверхности направляющего кольца 17, через отверстия 3 приемно-направляющего устройства 2. Далее суммарная смесь ссыпается с направляющего кольца 17 на внутреннюю поверхность внешнего конуса 15. Здесь снова происходит наложение потока материала, прошедшего через окна 16, среднего конуса 14, на поверхность внешнего конуса 15, с суммарным потоком, сошедшим с направляющего кольца 17. После этого готовая смесь попадает на днище смесителя 7, где разгрузочными лопастями 10, через разгрузочный патрубок 8, удаляется из смесителя.

Смеситель будет работать в оптимальном режиме, если через верхний ряд окон 3 приемно-направляющего устройства 2 будет проходить 15-20% входного потока, а через нижний ряд окон 4 соответствующего устройства 30-40% входного потока. Оставшаяся часть материала 40-55% проходит через кольцевой зазор между входным отверстием приемно-направляющего устройства 2 и приводным валом 9. Такое распределение входного потока можно добиться за счет того, что на приемно-распределительном устройстве 2 в верхнем ряду три имеются 4 отверстия, а в нижнем ряду четыре - 8 отверстий (т.е. в два раза больше).

Интенсификация процесса смешивания и сглаживание флуктуаций входных потоков достигается за счет перераспределения входного потока по трем конусам с организацией опережающих потоков как в роторе, так и в приемно-направляющем устройстве, с последующим их попарным наложением друг на друга.

Источники информации 1. Авторское свидетельство SU 1546120 A1, 1971, В 01 F 7/26.

2. Авторское свидетельство RU 2132725 С1, 1999, В 01 F 7/26.

Формула изобретения

Центробежный смеситель, содержащий корпус с размещенным в нем на вертикальном валу ротором, представляющим собой три полых усеченных конуса, концентрично установленных на диске, при этом высота и угол наклона образующей каждого конуса к диску ротора увеличиваются от центральной части к периферии, приемно-распределительное устройство, отличающийся тем, что на приемно-распределительном устройстве выполнены два ряда отверстий, причем в верхнем ряду четыре отверстия, а в нижнем восемь, а к нижней поверхности приемно-распределительного устройства крепятся направляющие кольца.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2