Предлагаемое техническое решение

Анализ конструктивно-технологических параметров лопастных смесителей принудительного действия показал, что оптимизация процесса смешивания сухих строительных смесей, в основном, касается конструкции смесительных устройств и различных схем их применения [37,42,52,65,67,63,89].

С целью повышения эффективности процесса смешивания сухих компонентов и, в первую очередь, улучшения качества однородности получаемой смеси предлагается конструкция лопастного смесителя принудительного действия с вертикальным расположением лопастного вала, защищенная патентом РФ на полезную модель [94].

Изменение конструкции смесителя было основано на следующем:

• во-первых, организация (создание) «кипящего слоя», т.е. псевдоожиженного состояния порошкообразного материала;

• во-вторых, создание дополнительных циркуляционных потоков движения компонентов смеси в вертикальном направлении (вдоль корпуса смесителя);

• в-третьих, удаление материала из застойных зон смесителя.

При этом повышение общей эффективности процесса смешивания складывается из трех факторов (рис. 1.7):

• механического воздействия на компоненты смеси высокоскоростным вертикальным валом 1 с лопастями 2;

• направленного движения компонентов смеси за счет динамического возмущения, создаваемого вертикальным валом 1;

• количества и геометрических параметров винтовых перфорированных поверхностей лопастей барабана 4, спирально расположенных на его внутренней поверхности.

Рисунок 1.7. Траектории движения частиц материала при механическом воздействии высокоскоростного вертикального вала и винтовых перфорированных поверхностей барабана:

■ траектории движения частиц материала за счет воздействия лопастей вращающегося вертикального вала

Смеситель (рис.

Внутри цилиндрического барабана 1 консольно установлен вертикальный вал 2, который закреплен в подшипниковом узле 9 неподвижной крышки 3. На валу, в каждом из рядов, устанавливаются по три лопасти 6, повернутых относительно друг друга на 120°. При этом соседние лопасти каждого ряда повернуты относительно друг друга на 60° (рис. 1.8, разрез А-А). Форма торцов лопастей нижнего ряда вертикального вала аналогична форме днища барабана смесителя, а лопасти 5 последнего (верхнего) ряда имеют обратный угол установки по отношению к лопастям нижних рядов. На внутренней стенке смесительного барабана 1 жестко закреплены винтовые поверхности лопастей барабана 4 (рис.1.9), установленные по спирали. Они выполнены в виде трехзаходной винтовой спирали с разрывами в плоскостях вращения лопастей

Рисунок 1. 8. Лопастной смеситель принудительного действия для сухих смесей:

1 - барабана, 2 - вертикальный вал, 3 - неподвижная крышка, 4 - винтовые поверхности лопастей барабана, 5 - верхний ряд лопастей вертикального вала, 6 - лопасти вертикального вала, 7 - загрузочный патрубок, 8 - крышка разгрузочная, 9 - подшипниковый узел вертикального вала, 10 - опора барабана, 11 - электродвигатель, 12 - основание смесителя,

13 - клиноременная передача, 14 - рычаг

вертикального вала (рис. 1.8). Эти винтовые поверхности лопастей барабана имеют перфорированную рабочую поверхность с размером отверстий, в 5.. .7 раз превышающим размер частиц смешиваемых компонентов.При этом «живое сечение» винтовой поверхности лопастей барабанат.е.

площадь всех отверстий должна составлять не менее 30-50% от всей площади рабочей поверхности лопастей спирали.

Смеситель (рис. 1.8) для перемешивания сыпучих материалов работает следующим образом: смешиваемые компоненты загружаются через патрубок 7, закрепленный на неподвижной крышке 3 в верхней части смесительного барабана и попадают внутрь его, где под собственным весом падают вниз и скапливаются в нижней, донной части барабана 1.

После загрузки исходных компонентов в барабан смесителя включается электродвигатель 11, приводящий во вращение через клиноременную передачу 13 вертикальный вал 2 с лопастями. В результате вращения вертикального вала 2, его лопасти 6 каждого ряда кроме верхнего, набрасывают смешиваемые компоненты на верхний ряд винтовых перфорированных поверхностей лопастей 4 барабана 1, закрепленных по спирали на его внутренней поверхности. Это позволяет перемещаться смеси не только в горизонтальном, но и, что очень важно, в вертикальном направлениях.

Попав на винтовые поверхности лопастей барабана 4, часть смеси перемещается вверх и сбрасывается с лопастей, а остальная часть просыпается из образовавшихся застойных зон через имеющиеся на рабочей поверхности лопастей барабана отверстия, размер которых в 5..7 раз больше размера частиц смешиваемых компонентов, где подхватывается лопастями вала и снова набрасывается на следующий ряд винтовых поверхностей лопастей барабана. Таким образом смесь достигает верхней части барабана 1 смесителя, где лопасти 5, имеющие обратный угол установки, относительно лопастей нижних рядов вертикального вала, «срезают» движущуюся вверх смесь с перфорированных лопастей барабана последнего (верхнего) ряда и направляют ее вниз, навстречу

основному потоку. После разгрузки смесителя через крышку 8 процесс повторяется.

Рисунок 1.9. Смесительный барабан со спиральным расположением перфорированных лопастей

Интенсивный характер движения материала на перфорированной поверхности лопастей барабана смесителя обеспечивает создание дополнительных циркуляционных потоков движения компонентов смеси из застойных зон смесителя.

Таким образом, предложенная конструкция смесителя с высокоскоростным режимом смешивания сыпучих материалов позволит улучшить качество смеси и повысить степень разгрузки готового продукта за счет потоков и множественных траекторий движения частиц материала, способствующих перемещению компонентов смеси как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях внутри барабана смесителя.

Предложенная конструкция лопастного смесителя защищена патентом на полезную модель № 154251.

Рабочей гипотезой исследований является повышение эффективности процесса смешивания сухих компонентов в лопастном смесителе периодического действия с высокоскоростным режимом работы при псевдоожижении смеси с созданием дополнительной циркуляции материала внутри барабана.

Научная идея исследований заключается в устранении застойных зон материала внутри корпуса барабана смесителя и установление аналитических зависимостей, позволяющих определить взаимосвязь геометрических и технологических параметров смесителя с его энергопотреблением.

1.5.