RU2311951C1

RU2311951C1 - Centrifugal mixer-disperser

Info

Publication number: RU2311951C1
Application number: RU2006105599/15A
Authority: RU
Inventors: Виталий Николаевич Иванец (RU); Виталий Николаевич Иванец; Игорь Алексеевич Бакин (RU); Игорь Алексеевич Бакин; Сергей Геннадьевич Чечко (RU); Сергей Геннадьевич Чечко; Александр Сергеевич Волков (RU); Александр Сергеевич Волков; нов Виктор Исупович Мань (RU); Виктор Исупович Маньянов
Original assignee: ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
Priority date: 2006-02-22
Filing date: 2006-02-22
Publication date: 2007-12-10
Also published as: RU2006105599A

Abstract

FIELD: technique for periodical preparing of bulk material mixtures and simultaneously for grinding of mixture components, may be used in food-processing, chemical and other branches of industry.

SUBSTANCE: centrifugal mixer-disperser has vertical cylindrical casing, elliptical cover, bottom, vertical shaft with disk-like rotor mounted thereon, and hollow thin-walled truncated cone concentrically positioned on disk-like rotor and provided with bypass windows. Guiding blades extending along helical path on inner surface of cone are profiled so as to form arcs of circle, along the length of which arcs of circle are formed bypass openings. Rectangular cuts are formed in upper surface of cone. Such construction enables movement of material flows on rotor surface in thin rarified layers, and directed formation of forward and backward flow recycling, followed by multiple intersecting thereof to thereby facilitate in homogenization of mixture components.

EFFECT: increased efficiency and improved quality of mixtures.

2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для периодического приготовления смесей сыпучих материалов и одновременного измельчения компонентов смеси, может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности.The invention relates to devices for the periodic preparation of mixtures of bulk materials and the simultaneous grinding of the components of the mixture, can be used in food, chemical and other industries.

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.A known mixer [1], comprising a housing with a rotor located in it on a vertical shaft, which is three hollow truncated cones, which are concentrically mounted on the disk. In this case, the height and angle of inclination of the generatrix of each cone to the rotor disk increase from the central part to the periphery. Mixing in the specified mixer occurs as a result of the sequential passage of material on the surfaces of three cones under the influence of centrifugal forces. However, insufficient sparse flows, lack of recirculation and the presence of stagnant zones in various parts of the rotor do not allow to obtain high-quality mixtures.

Известен смеситель [2], содержащий вертикальный цилиндрический корпус, крышку с загрузочными патрубками, днище, приводной вал с ротором, выполненным в виде диска с прикрепленными к нему тремя концентрично расположенными полыми усеченными конусами, на рабочей поверхности которых имеются перепускные окна. На внутренних поверхностях среднего и внешнего конусов спиралевидно установлены по четыре направляющих лопасти, имеющие профиль дуги круга и ряд отверстий, в результате чего создается контур обратной рециркуляции, а также образуется воздушный поток, обеспечивающий более высокий уровень разрежения опережающих материальных потоков и увеличивающий взаимопроникновение компонентов смеси. Однако неравномерное распределение материала по поверхности среднего и внешнего конусов не обеспечивает разреженного состояния основного материалопотока.A known mixer [2], comprising a vertical cylindrical body, a cover with loading nozzles, a bottom, a drive shaft with a rotor made in the form of a disk with three concentrically arranged hollow truncated cones attached to it, on the working surface of which there are bypass windows. Four guide vanes are spiral-mounted on the inner surfaces of the middle and outer cones, having a circular arc profile and a series of holes, as a result of which a reverse recirculation loop is created, and an air flow is formed that provides a higher level of rarefaction of leading material flows and increases the interpenetration of the mixture components. However, the uneven distribution of the material on the surface of the middle and outer cones does not provide a rarefied state of the main material flow.

Задачей технического решения является интенсификация процесса смешивания дисперсных материалов с соотношением исходных компонентов 1:200 и выше, увеличение диспергирующей способности смесителя и, как следствие, повышение качества получаемой смеси.The objective of the technical solution is to intensify the process of mixing dispersed materials with a ratio of the starting components of 1: 200 and higher, increase the dispersing ability of the mixer and, as a result, improve the quality of the resulting mixture.

Как показали экспериментальные исследования, возврат материала в рабочую область ротора, осуществляемый за счет разгрузочных лопастей, не обеспечивает равномерного его распределения по всей поверхности конуса, в результате чего материалопоток не переходит в разреженное состояние. Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что по всей длине направляющих лопастей, вместо круглых отверстий, выполнены в нижней части перепускные отверстия, а в верхней - вырезы, имеющие прямоугольную форму. За счет этого обеспечивается тонкослойное движение материалопотока и его многократное разделение с последующим наложением, в результате происходит усреднение компонентов смеси и, как следствие, положительно отражается на ее качестве.As shown by experimental studies, the return of the material to the working area of the rotor, carried out due to the unloading blades, does not ensure its uniform distribution over the entire surface of the cone, as a result of which the material flow does not go into a rarefied state. The solution to this problem is provided by the fact that along the entire length of the guide vanes, instead of round holes, bypass holes are made in the lower part, and cutouts having a rectangular shape are made in the upper part. Due to this, a thin-layer movement of the material flow and its multiple separation with subsequent application is ensured, as a result, the components of the mixture are averaged and, as a result, have a positive effect on its quality.

На фиг.1 изображен общий вид центробежного смесителя периодического действия; на фиг.2 - ротор в аксонометрическом исполнении.Figure 1 shows a General view of a centrifugal batch mixer; figure 2 - rotor in a perspective view.

Центробежный смеситель состоит из следующих элементов: вертикального цилиндрического корпуса 1, эллиптической крышки 2 на которой установлена загрузочная воронка 3, приводного вала 4 с ротором 5, выполненного в виде диска 6, к которому прикреплен концентрично расположенный полый усеченный конус 7. На рабочей поверхности конуса имеются четыре перепускных окна 8, которые снизу ограничены поверхностью диска. На внутренней поверхности конуса спиралевидно установлены по четыре направляющих лопасти 9, имеющие профиль дуги круга. При этом по всей длине лопастей выполнены: в нижней части перепускные отверстия 10, а в верхней - вырезы 11, имеющие прямоугольную форму. Направляющие лопасти устанавливаются между перепускными окнами конуса таким образом, чтобы направление витков было противоположным вращению вала. Вал крепится в подшипниковых опорах 12 и приводится во вращение через клиноременную передачу 13 от электродвигателя 14. Для удаления готовой смеси служат разгрузочные лопасти 15, установленные на приводном валу и имеющие отогнутые концы. Выгрузка смеси происходит через разгрузочный патрубок 16 в эллиптическом днище 17.The centrifugal mixer consists of the following elements: a vertical cylindrical body 1, an elliptical cover 2 on which a loading funnel 3 is mounted, a drive shaft 4 with a rotor 5, made in the form of a disk 6, to which a concentrically arranged hollow truncated cone 7 is attached. On the working surface of the cone there are four bypass windows 8, which are bounded below by the surface of the disk. On the inner surface of the cone, four guide vanes 9 having a circular arc profile are spirally mounted. Moreover, along the entire length of the blades are made: in the lower part bypass holes 10, and in the upper - cutouts 11 having a rectangular shape. Guide vanes are installed between the bypass windows of the cone so that the direction of the turns is opposite to the rotation of the shaft. The shaft is mounted in bearing bearings 12 and is driven into rotation through a V-belt drive 13 from the electric motor 14. To remove the finished mixture, discharge blades 15 are mounted on the drive shaft and having bent ends. The mixture is unloaded through the discharge pipe 16 in the elliptical bottom 17.

Центробежный смеситель работает следующим образом.Centrifugal mixer operates as follows.

Сыпучие компоненты дозаторами подаются в загрузочную воронку 3 и попадают на днище вращающегося конуса 7 ротора 5. Под действием центробежной силы 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. Траектория материалопотока относительно конуса 7 закручена в сторону, противоположную направлению вращения ротора. На конусе материалопоток разделяется на три части: первая проходит через перепускные окна 8, при этом диспергируясь; вторая движется по образующей конуса 7 и сбрасывается через верхнее его основание на поверхность эллиптического днища 17, где происходит наложение основного и опережающего потоков (т.е. происходит процесс усреднения компонентов); третья часть потока, отражаясь от внутренней поверхности направляющих лопастей, возвращается к основанию конуса. Последнее обеспечивается тем, что угол установки направляющих лопастей 9 меньше угла подъема траектории движения частиц по образующей конуса, в результате чего образуется контур обратной рециркуляции, и часть материала возвращается к основанию конуса. При этом заданная толщина слоя материалопотока определяется высотой перепускных окон 10, расположенных в нижней части направляющих лопастей. Материалопоток, толщина слоя которого превышает высоту перепускных окон 10, делится на три части: первая проходит через перепускные окна 10 направляющих лопастей и движется вместе с основным потоком по поверхности конуса 7; вторая - за счет того, что поверхность направляющих лопастей имеет профиль дуги круга, образуя контур обратной рециркуляции, возвращается к центру ротора 5; третья - через вырезы 11, расположенные в верхней части направляющих лопастей, сбрасывается на основной поток. В результате такого многократного разделения материального потока с последующим наложением его слоев значительно интенсифицируется процесс усреднения компонентов смеси, что положительно отражается на ее качестве. Разгрузочная лопасть 15 отогнутыми концами забрасывает материал навстречу основному потоку и способствует пересечению материалопотоков (т.е. процессу усреднения компонентов). После завершения процесса смесь выводится из аппарата разгрузочной лопастью, через патрубок 16.Bulk components are dispensed by the dispensers into the loading funnel 3 and fall on the bottom of the rotating cone 7 of the rotor 5. Under the action of centrifugal force, the particles of material accelerate from the center to the periphery, distributed evenly along the inner surface of the cone, while the layer thickness on the periphery decreases due to an increase in the distribution surface particles. The path of the material flow relative to the cone 7 is twisted in the direction opposite to the direction of rotation of the rotor. On the cone, the material flow is divided into three parts: the first passes through the bypass windows 8, while dispersing; the second moves along the generatrix of the cone 7 and is discharged through its upper base to the surface of the elliptical bottom 17, where the main and leading flows overlap (i.e., the process of averaging of the components occurs); the third part of the flow, reflected from the inner surface of the guide vanes, returns to the base of the cone. The latter is ensured by the fact that the angle of installation of the guide vanes 9 is less than the angle of elevation of the particle path along the generatrix of the cone, as a result of which a reverse recirculation loop is formed, and part of the material returns to the base of the cone. Moreover, the specified thickness of the material flow layer is determined by the height of the bypass windows 10 located in the lower part of the guide vanes. The material flow, the layer thickness of which exceeds the height of the bypass windows 10, is divided into three parts: the first passes through the bypass windows 10 of the guide vanes and moves with the main stream along the surface of the cone 7; the second - due to the fact that the surface of the guide vanes has a circular arc profile, forming a reverse recirculation loop, returns to the center of the rotor 5; the third - through the cutouts 11 located in the upper part of the guide vanes, is discharged to the main stream. As a result of such multiple separation of the material flow with the subsequent application of its layers, the averaging process of the mixture components is significantly intensified, which positively affects its quality. The unloading blade 15 with its bent ends throws the material towards the main flow and facilitates the intersection of the material flows (i.e., the process of averaging the components). After completion of the process, the mixture is discharged from the apparatus by the discharge blade through the pipe 16.

Интенсификация процесса смешивания достигается тем, что по всей длине направляющих лопастей, вместо круглых отверстий, выполнены в нижней части перепускные отверстия, а в верхней - вырезы, имеющие прямоугольную форму. Благодаря этому на поверхности ротора создается движение материалопотоков в тонких, разреженных слоях, с направленной организацией прямых и обратных рециклов с последующим их многократным пересечением, что обеспечивает усреднение компонентов смеси и, как следствие, положительно отражается на ее качестве.Intensification of the mixing process is achieved by the fact that bypass holes are made along the entire length of the guide vanes, instead of round holes, and rectangular cutouts are made in the lower part. Due to this, the movement of material flows in thin, rarefied layers is created on the surface of the rotor with the directed organization of direct and reverse recycles with their subsequent multiple intersection, which ensures averaging of the mixture components and, as a result, positively affects its quality.

Источники информацииInformation sources

1. А.с. SU 1546120, A1, 1990, В01F 7/26.1. A.S. SU 1546120, A1, 1990, B01F 7/26.

2. Патент РФ 2246343 С1, 2003, В01F 7/26.2. RF patent 2246343 C1, 2003, B01F 7/26.

Claims

A centrifugal mixer is a dispersant containing a vertical cylindrical body, an elliptical cover and a bottom, a vertical shaft with a rotor placed in it in the form of a disk on which a hollow thin-walled truncated truncated cone is installed concentrically with bypass windows, guide vanes with a profile are mounted on a spiral surface on the cone circular arcs, characterized in that overflow holes are made in the lower part along the entire length of the guide vanes, and rectangular cutouts are made in the upper part.