<<
>>

Описание экспериментальной установки и оборудования для контроля и регистрации параметров

С целью проведения экспериментальных исследований по изучению процесса смешивания сухих компонентов при получении различных строительных смесей была разработана и создана экспериментальная установка лопастного смесителя периодического действия с высокоскоростным режимом раоты.

Используемое при этом специальное оборудование: смеситель и контрольно-измерительная аппаратура обеспечили возможность изучения исследуемого процесса смешивания при изменении основных конструктивных параметров рабочих элементов смесителя и режимов работы экспериментальной установки в заданных пределах, а также необходимую точность измерения получаемых данных.

Общий вид экспериментальной установки, используемой для определения основных факторов, влияющих на эффективность процесса смешивания и уровней их варьирования, а также исследования процесса смешивания при высокоскоростном режиме работы, представлен на рисунках 3.3-3.4.

Параметры лабораторной установки:

Геометрические параметры смесительного барабана:

диаметр................................................................................................... 300 мм

высота..................................................................................................... 310 мм

Частота вращения вертикального вала........................................ до 1000 мин-1

Число лопастей в одном ряду на верт. валу...................................... 3 шт.

Число рядов лопастей на верт. валу.................................................. 3 ряда

Угол установки лопастей вертикального вала

относительно вертикальной плоскости......................................... от 0 до 90°

Длина лопасти, установленной на вертикальном валу............. от 100 до 140 мм

Количество рядов винтовых поверхностей спирали на барабане.... 2 шт.

Угол установки винтовой поверхности лопасти барабана...............

30°

Ширина винтовой поверхности, закрепленной на барабане....... от 20 до 60 мм

Рисунок 3.3. Фотографии лабораторной установки:

а) - смеситель в сборе; б) - смеситель без лопастного вала и верхней крышки

Экспериментальная установка (рис. 3.4) состоит из рамы 1, на которой установлен смесительный барабан 2. Крышка 4 смесительного барабана жестко устанавливается на кронштейнах рамы 1 и одновременно является опорой вертикального лопастного вала 7.

Рисунок 3.4. Принципиальная схема лопастного смесителя принудительного действия для сухих смесей:

1 - рама; 2 - смесительный барабан; 3 - полая цапфа;

4 - крышка смесительного барабана; 5 - загрузочное отверстие;

6 - верхний привод; 7 - лопастной вал

Подача смешиваемых компонентов осуществляется через загрузочное отверстие 5, расположенное на крышке смесительного барабана. Вал с лопастями 7 приводится во вращение от верхнего привода 6 (рис.3.4), состоящего из

электродвигателя и ременной передачи. Готовый материал выходит из смесительного барабана, в нижней его части, через полую цапфу 3. На вертикальном валу (рис.3.5) установлены три опорные втулки 2, из которых две - концевые и одна - средняя. На каждой втулке крепятся по три лопасти 1, повернутые относительно друг друга на 120°.

Рисунок 3.5. Лопастной вал смесителя:

1 - сменные лопасти; 2 - опорные втулки; 3 - подшипниковый узел;

4 - крышка смесителя

Торцы лопастей нижнего ряда выполнены в соответствии с формой нижней (конической) части смесительного барабана. Вертикальный вал с лопастями устанавливается консольно и крепится на неподвижной крышке 4 смесительного барабана в подшипниковом узле 3 (рис. 3.5).

В ходе поисковых экспериментов использовались лопасти с различной формой и длиной (рис.

3.6). Было определено, что наиболее рационально использовать плоские лопасти прямоугольного сечения.

Рисунок 3.6. Лопасти вала различной формы: 1 - лопасти плоской формы с различной длиной; 2 - объемные лопасти

Корпус барабана смесителя (рис. 3.7) выполнен комбинированной формы: верхняя часть - цилиндрическая, диаметром 300 мм, а нижняя - коническая. На внутренней стенке цилиндрической части барабана смесителя крепятся лопасти с винтовой перфорированной поверхностью (рис.3.7). Ширина этих лопастей изменялась от 20 до 60 мм, а величина «живого сечения» от 14 до 46% (рис. 3.8). Конструкция винтовых поверхностей лопастей позволяет в процессе экспериментальных исследований изменить угол их установки от 0 до 90°.

Рисунок 3.7. Смесительный барабан:

1 - корпус барабана; 2 - винтовые перфорированные поверхности лопастей барабана;

3 - полая цапфа; 4 - подшипниковый узел; 5 - шкив

Рисунок 3.8. Перфорированные винтовые поверхности лопастей барабана, устанавливаемые на его внутренней стенке по спирали:

а, б, в, г - с одинаковой величиной живого сечения винтовой поверхности лопасти при разной ее ширине, равной соответственно 20 мм, 30 мм, 40 мм, 60 мм; д - с разной величиной живого сечения (14%, 20%, 30%, 40%, 46%) винтовой поверхности лопасти шириной 40 мм.

Смеситель для перемешивания сыпучих материалов (рис. 3.3-3.4) работает следующим образом. Исходные компоненты подаются внутрь смесительного барабана 2 через загрузочное отверстие 5. Одновременно с загрузкой для вращения вертикального лопастного вала 7, включается электродвигатель верхнего 6 привода, который состоит из асинхронного электродвигателя

4AMX90L6Y3 (N=4 кВт и n=1000 мин-1) и клиноременной передачи.

Рисунок 3.9. Фотография частотного преобразователя, используемого при проведении

эксперимента

Учитывая, что окружная скорость вертикального вала составляет 4...5 м/с, загружаемый в смесительный барабан материал переходит в псевдоожиженное состояние, которое характеризуется образованием воронки вокруг вертикального вала. При этом материал лопастями отбрасывается к стенкам смесительного барабана и попадает на винтовые поверхности лопастей барабана, закрепленных на его внутренней поверхности по спирали.

Внутренняя циркуляция сыпучего материала происходит за счет его движения в основном объеме корпуса смесителя и вблизи его стенок, где и устанавливаются по спирали винтовые перфорированные поверхности лопастей

барабана. Под воздействием центробежной и подъемной силы, создаваемой углом подъема винтовой поверхности лопастей барабана, материал перемещается, совершая при этом движение не только в горизонтальной, но и в вертикальной плоскостях.

С целью разрушения замкнутых потоков движения компонентов смеси, винтовые поверхности лопастей барабана имеют разрывы в местах прохождения каждого ряда лопастей вертикального вала, а удалению частиц из застойных зон способствует наличие перфорированной поверхности на лопастях барабана.

Дополнительная циркуляция сухих компонентов позволяет повысить качество получаемой смеси.

Достигнув верхней части барабана смесителя, где обратно установленные лопасти вертикального вала «срезают» движущуюся смесь с последнего ряда (верхнего) ряда спиральных лопастей и направляют вниз, навстречу основному потоку смеси.

После перемешивания смесь выгружается через разгрузочное отверстие 3 полой цапфы барабана смесителя. Затем процесс повторяется.

Значения потребляемой в процессе смешивания электроэнергии определялись при помощи пакета программного обеспечения CTSoft version 01.12.00 (рис.

3.10) [115].

Рисунок 3.10. Программный продукт CTSoft version 01.12.00 для управления частотным преобразователем привода смесителя

Данный программный продукт устанавливался на ноутбук и через специальные кабель-разъемы подключался к частотному преобразователю. С помощью панели управления в окне настроек производился запуск частотника, регулирование частоты тока и осуществлялись другие необходимые настройки (рис. 3.11). В процессе проведения экспериментов с помощью отдельных окон программы определялась регистрация необходимых параметров для расчета расхода электроэнергии при смешивании компонентов смеси.

Рисунок 3.11. Окна настроек и регистрации показаний программного обеспечения CTSoft

Регулирование частоты вращения вертикального вала осуществлялось с помощью частотного преобразователя AC MOTOR SPEED CONTROLLER LS600 (рис. 3.9).

3.4.

<< | >>
Источник: БРАЖНИК ЮЛИЯ ВИКТОРОВНА. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПРОЦЕССА СМЕШИВАНИЯ В ЛОПАСТНОМ СМЕСИТЕЛЕ С ВЫСОКОСКОРОСТНЫМ РЕЖИМОМ РАБОТЫ. ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук. Белгород - 2017. 2017

Еще по теме Описание экспериментальной установки и оборудования для контроля и регистрации параметров:

  1. Контрольный перечень этапов внедрения бережливого производства
  2. Описание экспериментальной пневмотранспортной установки
  3. Оглавление
  4. Описание экспериментальной установки и оборудования для контроля и регистрации параметров
  5. Оглавление
  6. Описание экспериментальной смесительной установки, средств и оборудования для контроля и регистрации параметров её работы