RU5116U1 - Смеситель сыпучих материалов - Google Patents

Abstract

1. Смеситель сыпучих материалов, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и коническим днищем, циркуляционную трубу, размещенную по оси корпуса, расположенные по высоте смесителя корпусные экраны в виде перевернутых усеченных конусов, прикрепленные к корпусу смесителя расширенной частью и образующие зазор между нижними кромками конусов и циркуляционной трубой, патрубки для загрузки и выгрузки сыпучих материалов, патрубки для ввода и вывода газовой фазы, отличающийся тем, что циркуляционная труба установлена с возможностью вертикального перемещения и снабжена завихрительным устройством, закрепленным на ее верхнем торце, смеситель снабжен соплом, установленным в нижней части днища соосно циркуляционной трубе, трубными экранами в виде усеченных конусов, прикрепленных к циркуляционной трубе обуженной частью, образующими зазор между нижней кромкой экрана и корпусом смесителя, чередующимися с корпусными экранами, причем под экранами установлен сепарационный колпак конусо-цилиндрической формы, прикрепленный верхней расширенной конической частью к корпусу смесителя, а нижняя цилиндрическая часть выполнена с зазором относительно циркуляционной трубы, под сепарационным колпаком размещен газоотводящий патрубок.2. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что сопло имеет диаметр, равный 0,75-0,85 диаметра циркуляционной трубы.

Description

мки:° Bui His/

иМьийГЬЛЬ Ubiiij4JiX HAihLKilAJiUB

Полезная модель отнооитоя к конструкции смесителей оыпучих материалов в химической, фармацевтической, пищевойs строительной и других отраслях народного хозяйства.

Известна конструкция грзБитационного ударно-распылительного смесителя ( П.Г.Ромалков, М.Р1.Курочкина и др. Процессы и аппараты хшлическсй промышленности. Л..Химия, 1989, стр.593), содержащего вертикальную цилиндрическую смесительную камеру, секционированную конусообразными днищами (экранами) в виде перевернутых усеченных конусов, прикрепленных расширительной частью к корпусу аппарата, отражатели (yдapнo-pЗJПpeдeлитeльныe наконечники), установленные под экранами по оси аппарата, коническое днище, заканчивающееся патрубком для выгрузки продукта.

Недостатками данной конструкции являются: 1, Малая эффективность процесса перемешивания, т.к. весь процесс проходит при движении ма,териала под собственным весом сверху вниз и нет возможности использования циркуляции смеси внутри аппарата.

S. Для более тщз,тельного перемешивиния необходимы значительные габариты по высоте.

Наиболее близка к заявляемому устройству конструкция смесителя сыпучих материалов (Ав.св. СССР N1172584), содерmaaiero вертикальную цилиндрическую смесительную камеру (корпус) . секционированную экралами. устройствами для загрузки и выгрузь и материала, газоподБодящими и гавоотводяпщми патрубрьэми. зону питалия в виде псевдоожиженного слоя, сообщенную с помощью циркуляционной трубы с зоной осаждения, подэкранные полости, образованные между экралами и стенками корпуса смесительной камеры, в которые тангенциально введены патрубки газовоздушных потоков, отбойник в зоне осаждения.

Аппарат работает следующим образом.

Загружают смесительную камеру различными компонентами до заданного уровня, затемподключают ее через патрубок в

у;Г) Г; 1нПТ 3 -гЛЯ V ВЗн/ 1-РЗСГП. , йГО TTr) ГЭ,Э с

,--j f., i :i .I { -i . -. -I i-ri л ( I j V. - v-ii ./ wJ ;i..l :- -r ; : T-l . ,. Г7 ; ц-J iJ П : ;: i ij: ,.: ii i-J W . - - j I 1 f -J V- ..- HH -f -. f- .ri, i;.-. .,: -.-- - r- ,,r., .:.Д .„-. j. j. bii. , „ - л i . i,-. - w Л-.;.,-; .. ; -J .jTiL-Zi JTj. J ii -b i .;-. X j.- - i a.- --vJ, i i i i-i-

ПОЛОСТИ. Материал из зоны поевлоожкженного слоя в виде взвеси ПОДНИУЗвТГЯ гаяоВЫЬ ГГ;ТОК:ПМ ПО 11уШК:УЛТЯПИОЧНПЙ ТО/бб HS,

поверхность вагруженного слон., который под действием силы тяжести опускается сплошным потоком к зоне питания, ооразун

Е .r PSiy« П ,-: PgnftrTTtj :/t l .йЛ/Т Пр.ТЧ-., .- ТТЧ, -

паюший в полэкп9, ПОЛОСТИ газ лв шется тангенциально по свободной поверхности материэла; взвешивает и перемешивает чэзтицы материала по кольцевому пространству до ассиметрического выреза в экране, где смешивается, и затем стекает вместе с нисходящим потокомна следующий уровень. Готовую смесь выгружают через калал в коническом днище аппарата.

Недостатками данной конструкции являются; 1. Низкая эффективность процесса перемешивания сыпучий ма.териала при его движении в аппарате сверху БНИВ сплошным потоком,

g. Высокие энергозатраты, идущие на создание взвешенного слоя в зоне псевдоожижения, а таюке на преодоление сопротивления столба твердого материала газовыми струями, поступающими в под экранные полости, при ооада.нии ими поперечно-радиальных перемещений смеси и при их дальнейшем движении в верх

.ЗГГПЯ; я ф ч

3,Высокий пылеуноС; особенно при смешении мелкодисперсных и пооошкспбгаяных матег иалой. т.к. после тоэнспоотирования смеси вверх по циркуляционной трубе при выходе из нее поток твердых чаотиц, отраженный из отбойника, будет пересекаться с газовыми потскагли, поотупающими в вакуумную оистему как из циркуляционной трубы, так и ив подэкранных полостей.

4.Нет возможности тонкой регулировки дозирования иоходнси смеси в циркуляционную трубу, т.к, засасывание твердого материала с помощью вакуумной систе ж из зоны псевдоожижения (БОНЫ питания) происходит неравномерно (пульсационно).

Задача изсбретения - улучшение условий циркуляции смеои сыпучих материалов, повышение эффективности процесса перемепдгщтгл r- -iai; V; -Г;-;- V rf v j H-/. -5 i iJH . , Крышкой И И K,OHIi48OKH:-. i.j-i:i i f/rov i,/ fj fTSt Jj brfi;,T ,г;у fi-iijVT;

пуснымк 3KpaHaj/ H, под sкранами уотан(3:л9Н сепаоационный колпак к;онусо- 1илкндричуг::: Гй ф-::рмь, поикреплвнный верхней ра/г)

, p.:,-;vjГ;.j; ;и:;)ij Н. HTton/OV ОМ9ОТ1Т9ЛЧ . 2- НИ.ЧЯЧ 11И

Т УРПКаЧ ЦЯГ: pyQi vfbi Г: Ц f iTPCiCKTS ЛЬ ЯГ ГТ1ТПК -.|1й -

yrffr,T-r:: riF ТО-СУ- ПОЗ ГнПЗ- - Ubf -FHfc КП-ТПР-Лм . СГ м: vVf.T П.-: - Г- . i U

разрезе; на фиг. - сечение А-А на на фиг.а - график зависимооти оосзтношения диаметра оопла к диаметру шркуляш онной TDVDb на икжекпионную зйектиБКОоть и на гиповвличесti ;p, г Г;г п; 1 г13дйчу 9 ап1 арата.1

Смеситель оолержит вертикальный пилиндрический корпус 1 с коышкой и и тдэническиМ; днишем 3, ваканчивакзщимся в нижней части соплом 4. циркуляционную трубу 5, на аерхнем торце коФГ1гк1Й Г1яг пп7тп :&4| psgT vTsWTio.TFfkг1пй птрпстр ВП н, ППТСнЕЕне и

iu rinrrYfq м Т; ф:д р-0нттртч 7ть1 п закпе - ечиЬК оФносрттель

7-: --T-tij l4: ;TIr- L.; V ..- .

но верхнего торца циркуляционной трубы лопаток У, раоположенные под завихрительным уотройством 6 по высоте аппарата экраны: корпусные 10 в виде перевернутых усеченных конусов, прикрепленных к корпусу аппарата расширенной частью и обраг вующк}с вазор между нижними кромками конусов и циркуляционной трубой 5j и трубные 11 в виде усеченных конусов, прикрепленных к циркуляционной трубе 5 обуженной частью и образующих зазор между нижними кромками конусов 11 и корпусом аппарата 1, сепарационный колпак IE конусо-цилиндрической формы, pajDположенный под эрфанами в нижней чззти корпуса 1 соосно ему и закрепленный верхней раошиоенной частью конуса к корпусу аппарата 1, образуя зазор между его нижней цилиндрической частью и циркуляционной трубой 5, патрубки 13 и 14 соответственно для ввода и вывода газового потока, патрубки 15 и 16 соответственно для загрузки и выгрузки сыпучего материала, штангv 17. смонтиооваяную п возможностью веотикального пепемещения в крышке 3 корпуса 1 и закрепленную нижним концом о крышкой корпуоа 7 завихрительного устройства б, шибер 18, установленный на патрубке 16

Смеситель работает следующим образом.

Твердые сыпучие материалы для смешения поступают в смеситель в произвольной последовательности через патрубок 15 на коническое днише 3, полностью его заполняя, пои этом пиокуляционная труба опушена в самое нижнее положение, т.е. своей нижней коомкой опииается на лно аппаоата, затем чеоез

ттдтпуппн IH Н Я. гг(-17т.:5( ИПФО ТТПП.ЛР ЧнГО С

по лсшью штанги пипк ляп Пнная TDv6a. 5 олнимайтся обоа- дуя кпльцевую шель чижннй кпомкой иипклляционной тоубы 5 и повеохностью пнища 3, СЫПУЧИЙ мзтеоиал пои этом пвигается самотеком по конической поверхности днища 3 и через кольцевую щель поступает в пространство циркуляционной трубы 5 , где подхватывается газовым потоком, который поступает из сопла 4, двигается снизу вверх и попадает в завихрительное устройство 6, где приобретает вращательное движение за счет тангенциально расположенных лопаток 9 и, отражаясь от крышки

S зааихритэльного устройотЕа 6, твердая и гвзовзя фззы приОООвТЭЮТ ОирЗТНС9 ДВИЖ9КИ8 и ЭЗТ9М БЫХОДЯТ ИВ ЗЗБИХрИТ9ЛЬ

ноге уотройотва 5, не пересекаясь в одном нэлраЕленки. Твердая фаза под действием результирующей силы (центробежной и силы тяжести } отбрасывается к внутренней поверхности корпуса 1 аппарата и са ютеком двигается вниз по конической поверхности самого верхнего корпусного экрана lu, затем смесь сыпучих . материалов вместе с газовым потоком проходит зазор между нижней кромкой корпусного экрана 10 и циркуляционной труоои D и опускается на коническую поверхность трубного зкрана 11, после чего са,ютеком двигается вниз по ее поверхности и проходит зазор между нижней кромкой трубного экрана 11 и корпусом 1 аппарата. Так. в своем чередовании пересыпаясь с экрана на экран и двигаясь по их поверхности в виде тонкого слоя, сыпучие материалы достигают конической поверхности верхней части сепарационного колпака 12, где самотеком происходит перемещение пстока твердых чаотиц, которые затем вместе с газовым потоком ПРОХОДЯТ зазор между цилиндрической нижней частью сепарационного колпака 12 и циркуляционной трубой 5 и опускаются на коническое днище 3, после чего цикл циркуляции твердой Фазы в омесителе повторяетоя, а газовый поток поступает в сепарационное пространство, образованное сепарационным колпаком 12 и корпусом 1 аппаратаj где происходит его отделение от твердой фавн за счет резкого снижения скорости газового потока и изменении его направления, и затем через патрубок 14 газовый поток удаляется из аппарата.

По окончании заданного времени процесса перемешивания смеситель отключается от подачи газового потока, открывается шибер 18 и твердая фаза сшлотеком с днища 3 через па,трубок 16 удаляется из аппарата.

После выгрузки продукта из аппарата циркуляционная труба 5 с помощью штанги 17 устанавливается в крайнее нижнее положение, т.е. кольцевая щель между нижней кромкой циркуляционной трубы 5 и поверхностью днища 3 отсутствует. Аппарат готов для проведения следующих процессовперемешивания.

- -

ироцепп смешения различных компонентов з предлагаемом омесктеле поолеповательно ооущеотвляется EHi343Jie в циою/ля циокной трубе за счет различных относительных скоростей движения разных как по размеру, так и по плотности частиц, ватем процесс смешения компонентов продолжается в завихрителъном устройстве за счет возникающих в нем центробежных сил, после чего процесс смешения сыпучих материалов осуществляется при движении их в виде тонкого слоя в аппарате сверху вниз по наклонным поверхностям экранов и конической поверхности сепараиионного колпака аа счет придания смеси сыпучих материалов поперечных и радиальных перемещений, получаемых при совместном действии закрученных потоков от завихрительного уотройотва и движении потоков по наклонным поверхностям конических экранов« после чего nooiiecc смешения продолжается при движении твердых частиц по поверхности конического днища к кольцевой щели. В дальнейшем цикл процесса смешения сыпучего материала повторяется до заданного результата перемешивания л

В НР1ЖН9И части конического днища; под циркуляционной трубой по ходу движения газового потока ооооно ей установлено сопло.

Испытания смесителя выявили характер влияния различных, геометрических соотношений в зоне питания при различных раоходах газового потока на гидродинамическую обстановку в зоне кольцевой щели в омесителе под сепарационным колпаком Для этого дополнительно в смесителе была установлена перегородка, разделяющая зону питания от зоны размещения зкракоЕ к сепарационного колпака и одновременно способствующая удалению продуктов смешения из аппарата.

Такое конструкторское дополнение позволило раздельно измерять гидравлические показатели в этих зонах при различных геомтрических соотношениях диаметра сопла к диаметру циркуляционной трубы и их влияние на величину инжекпионного эффекта как соотношение твердых и газовых фаз в зоне кольцевой щели. первая серия опытов была потоком без твердой фазы. rnog л 1

idc/dr I U,6b

ЙВ таОлЛ видно, что при соотношении диаметра сопла (dc) к диаметру циркуляционной трубы (dT) до 0,85 при всех иоследованых скоростях газового потока (w) в цирр уляционной трубе и постоянной высоте кольцевой щели в зоне питания ооздается разряжение, а при соотношениях dc/d-r 0,9 и больше создается подпор«

Последующие опыты проводились с использованием твердой фазы (например, кварцевый пеоок фракции 0,8-1,0 мм и др,) для определения влияния соотношения на инжекционную опособность в зоне питания, выраженную через коэффициент инжекции (и), как отношение расхода твердой фазы к газовой, а

и 1 0,75 i 0,80 i 0,85 i 0,9U 1,( проведена в аппарате о газовым Результаты опытов сведены в Таплица 1

также влияние на гидрэдличеокое сопротиБление аппарата (Др) при различных скоростях газового потока в циркуляционной трубе. Результаты опытов отражены в табл.2 и на Фиг.З.

Таблица 2

ЯБ ЕИДНи. ЧТи ирИ UC/UT U,7b уЧЗОТКИ КрИВЫХ

, o-i j происходрк эна,чИТ9льно9 возрастзнив гидравличеокого сопротивления при отяопительно небольшом увеличении коэффициента инжекции- При dc/dx 0585 ( участки кривых 5-8, 5-S% 5-8) резко падает коэффициент инжекции за счет вовникноЕения подпора в зоне кольцевой щели. Наиболее рациональным является сотношение dc/dT 0.75-0,85 ( участки кривых 3-4. 3-4% 3-4), при котором происходит значительное возрастание коэффициента инжекции при относительно небольшом увеличении гидравлического сопротивления, что позволяет создать наилучшие условия работы аппарата в зоне захвата твердой фазы с поверхности конического дниша в циркуляционную трубу о помощью ИНЖ9КЦИОННОГО эффекта, улучшает условия циркуляции смеси сыпучих материалов внутри аппарата и

riOSfc OIS-b л Нц}ГО Т ЭНО ТЪ ППО

Регулиравание интеноивнооти процесса смешения в предлагаемом аппарате можно ооуцщотвлять как за счет изменения скорости газового потока на входе в аппарат j так и за счет изменения высоты кольцевой щели..

Установка необходимой высоты кольцевой щели легко осуществляется с помощью штанги 17., закоепленной на коышке

уддрт пмтй-Т ЬнПГО vnTDQTJQ-2д уг ВЫВйНеННОЙ UsSQpg KDb-III V

аппарата, наружу, при атом верхний конец штанги смонтирован в крышке корпуса аппарата таким образом ( например резьбовое спйдиречт-те- пяльниковпн /плптнен ш и т.д. , что позволяет осуществлять от внешнего привода вертикальное его перемещение вмеоте о циркуляционной трубой и зав1жрительным

Т :ОТД- : П. OK:f 2: Т) I .Г-1-1 5- л

Размеп высоты кольпевой шели опоеделяется созданием объемной концентрации твердой фазы в циркуляционной трубе до OjU4-0,Q5 MVM-. т.к. при дальнейшем ее увеличении ооадаютоя условия стесненного потока, т.е. оказывается влияние соседних частиц на движение твердой фазы, снижающие эффективность процеооа перемешивания и увеличивающие удельные энергозатраты на его проведение ( И.М.Разумов. Псевдоожижение и

- -

пневмотранспорт сыпучих материалов.М.Диюи, 197й).

Исоледованкя предлагаемого смеоителн показаяи, тимальный размер выооты кольцевой щели при создании объемной концентрщии 0,02-0,025 составляет 0,1-0,S от диаметра циркуляционной трубьь

С целью создания условий свободного потока твердых частиц в зазорахJ образованных мевду рюрпусными экранами и циркуляционной трубой, площадь живого сечения каждого из них не должна быть меньше площади поперечного сечения циркуляцион-. НОИ трубы, что составляет ширину зазоров и.,й-и,2о от величины образующих усеченных конусов экранов и конической части сепарационного колпака.

Установка одного завихрительного устройства на верхнем торце циркуляционной трубы позволяет одним основным газовым потоком организовать продольно-радиальное движение смеси на поверхности экранов, ИСРУШЧИВ использование дополнительных тангенциально направленных струй в подэкранные полости, а также исключается работа вакуум-системы, упроащется конструкция смесителя и снижаются энергозатраты. За счет установки сепарационного колпака и создания сепарационного пространства под ним удается снизить пылеунос сыпучего материала ив аппарата.

Установка сопла на входе в циркуляционную трубу улучшает уоловия за}свата твеодой фазы в нее по сравнению с псевдоожиженным слоем, тем самым повышается эффективность и надежность работы смесителя.

Установка трубных экранов в сочетании с корпусными позволяет организовать движение сыпучего материала в аппарате сверху вниз тонкими слоями и удлинить его путь, что обеспечивает лучшую эффективность процесса смешения и снижает энергозатраты, чем смешение в большем объеме, как осуществляется в прототипе, а возможность вертикального перемещения циркуляционной трубы в процессе перемешивания упрощает регулироврр/ всего пропесса.

Кроме тогоj в предлагаемом смесителе возможно совмеотное

Приведение процесса смешения с тепло-маосообменными процессэми, такими как адсорбция, деоорбция и сушка, что ралширяет диапазон его копользования.

Таким обравом, вое вышеперечисленные конструктивные оешения позволяют улучшить условия циркуляции смеси сыпучих

г- аТР ИаЕ В ттг-рупд-ть ртгЬ.с;Цф|.-7р,1тг,п, рт Л,-ЧШИТЬ р мплмфтлиоский

показатели процесса смешения в предлагаемом аппарате ПРИ снижении пылеунооа материала из аппарата.

Claims (2)

1. Смеситель сыпучих материалов, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и коническим днищем, циркуляционную трубу, размещенную по оси корпуса, расположенные по высоте смесителя корпусные экраны в виде перевернутых усеченных конусов, прикрепленные к корпусу смесителя расширенной частью и образующие зазор между нижними кромками конусов и циркуляционной трубой, патрубки для загрузки и выгрузки сыпучих материалов, патрубки для ввода и вывода газовой фазы, отличающийся тем, что циркуляционная труба установлена с возможностью вертикального перемещения и снабжена завихрительным устройством, закрепленным на ее верхнем торце, смеситель снабжен соплом, установленным в нижней части днища соосно циркуляционной трубе, трубными экранами в виде усеченных конусов, прикрепленных к циркуляционной трубе обуженной частью, образующими зазор между нижней кромкой экрана и корпусом смесителя, чередующимися с корпусными экранами, причем под экранами установлен сепарационный колпак конусо-цилиндрической формы, прикрепленный верхней расширенной конической частью к корпусу смесителя, а нижняя цилиндрическая часть выполнена с зазором относительно циркуляционной трубы, под сепарационным колпаком размещен газоотводящий патрубок.

2. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что сопло имеет диаметр, равный 0,75-0,85 диаметра циркуляционной трубы.