способ смешивания сыпучих материалов и аэродинамическое устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ смешивания сыпучих материалов, включающий подачу воздуха и компонентов смеси тангенциально в емкость и перемешивание их во взвешенном состоянии, отличающийся тем, что подачу воздуха и отдельных компонентов смеси осуществляют совместно посредством всасывания за счет создания разрежения в емкости с помощью лопаток центробежного вентиляторного колеса с одновременным дозированием компонентов смеси тангенциальными патрубками разного диаметра, установленными в одной плоскости, и последующим смешиванием их в одной рабочей зоне.

2. Аэродинамическое устройство, содержащее конический корпус, крышку с коробами выхода воздуха, камеру, установленную над крышкой с входным тангенциальным патрубком для подачи воздуха, центробежное вентиляторное колесо с лопатками, установленное под крышкой, полый конус с отверстием в вершине, закрепленный под центробежным вентиляторным колесом днищем вверх, и патрубок выпуска частиц, отличающееся тем, что на боковой поверхности рабочей камеры установлены несколько тангенциальных патрубков для ввода воздуха совместно с компонентами смеси, причем тангенциальные патрубки имеют разные диаметры и расположены последовательно по нарастающей от меньшего диаметра к большему на одной горизонтальной плоскости, а высота лопаток центробежного вентиляторного колеса должна быть равна или не меньше наибольшего диаметра всасывающего тангенциального патрубка.

3. Аэродинамическое устройство по п.2, отличающееся тем, что тангенциальные патрубки имеют дозирующие заслонки.

Описание изобретения к патенту

Изобретения используются в сельском хозяйстве, относятся к смесеприготовлению, а конкретно к способам смешивания сыпучих материалов, и могут быть использованы в комбикормовой, химической, пищевой, строительной и других отраслях промышленности.

Известен способ получения смеси сыпучих материалов, включающий подачу отдельных компонентов и последующее перемешивание их во взвешенном состоянии за счет подвода воздуха, причем подачу компонентов осуществляют последовательно по мере увеличения их удельного веса, а количество подаваемого воздуха изменяют пропорционально удельному весу компонентов (А.С. №1148639; В 01 F 13/02, 1985).

Недостатком известного способа является то, что он не позволяет привести во взвешенное состояние одновременно все компоненты, образующие смесь и одновременное их дозирование. Кроме того, полученная смесь компонентов поддерживается во взвешенном состоянии до выгрузки ее из емкости, и может наступить такой момент, когда вместо процесса смешивания будет идти процесс сегрегации, т.е. разделение сыпучей смеси на легкую и тяжелую фракции. Процесс смешивания очень энергоемкий, производительность устройства для его осуществления низкая, так как загрузка компонентов производится последовательно и на проникновение их частиц в толщу друг друга, а также приведение смеси во взвешенное состояние требуется много времени.

Наиболее близким к изобретению является способ перемешивания сыпучих материалов (А.С. №1172584; В 01 F 13/02, 1985), включающий нисходящее перемещение материала под действием силы тяжести, подачу потока газа навстречу потоку материала в емкости, секционированной экранами, образующими со стенками подэкранные полости, в каждую из которых вводят газовую струю, направленную тангенциально к поверхности движущегося слоя сыпучего материала. Кроме того, при непрерывном процессе смешения компоненты смеси подают через газопроводящее устройство в подэкранные полости, а готовую смесь отводят с поверхностного слоя по патрубку для отвода или непосредственно из центральной трубы.

Недостатком данного способа является то, что он очень энергоемкий, процесс получения качественной смеси происходит за длительный промежуток времени. Кроме того, для смешивания компонентов газ подают в емкость, а не всасывают, и при непрерывном процессе смешения компоненты смеси подают в подэкранные полости емкости, находящиеся на разных уровнях по вертикали, что приводит к недостаточному качеству их смешивания.

Известен аэродинамический сепаратор (А.С. №940861; В 04 С 13/02, 1982), содержащий цилиндрический корпус с осевым выхлопным патрубком, тангенциальные патрубки для ввода пылегазовой смеси, расположенные на боковой поверхности корпуса, и тангенциальный патрубок для вывода отделенной пыли, присоединенный к днищу корпуса, днище корпуса выполнено по винтовой образующей, а патрубки для ввода пылегазовой смеси установлены наклонно к оси сепаратора под углом, равным углу наклона винтовой образующей днища, и примыкают друг к другу. Аэродинамический сепаратор в принципе может быть использован для смешивания сыпучих материалов за счет установленных тангенциально входных патрубков.

Недостатками известного устройства являются большой вынос частиц компонентов смеси при отделении от воздуха, отсутствие дозированного всасывания отдельных компонентов смеси и низкая эффективность их смешивания в микрообъемах.

Наиболее близким к изобретению является выбранный в качестве прототипа "Турбоциклон" (А.С. №956033; В 04 С 9/00, 1982), содержащий конический корпус, крышку с входным патрубком для газа и выводом очищенного газа, патрубок выпуска частиц и центробежное вентиляторное колесо, установленное под крышкой, турбоциклон снабжен полым конусом с отверстием в вершине, закрепленным под центробежным вентиляторным днищем вверх, установленными концентрично в конусе цилиндрическими обечайками, внутренняя из которых нижним краем укреплена в отверстии конуса, а наружная верхним краем укреплена на основании конуса, выводы очищенного газа выполнены в виде треугольных отверстий, равномерно расположенных по периферии крышки вершиной навстречу потоку газа и соединенных коробами треугольного сечения с отверстиями аналогичной формы, выполненными в днище конуса. Турбоциклон в принципе может быть использован для смешивания сыпучих материалов за счет центробежного колеса.

Недостатками известного устройства являются наличие одного всасывающего тангенциального патрубка, что не позволяет смешивать несколько компонентов смеси, отсутствие их дозированного всасывания в рабочую камеру, низкая эффективность смешивания компонентов смеси на центробежном колесе.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса смешивания сыпучих материалов и увеличение производительности смесителя за счет тангенциальной подачи путем всасывания воздуха и компонентов смеси с одновременным их дозированием.

Способ смешивания сыпучих материалов включает одновременную подачу воздуха и компонентов смеси тангенциально в емкость и перемешивание их во взвешенном состоянии. Подачу воздуха и отдельных компонентов смеси осуществляют совместно посредством всасывания за счет создания разрежения в емкости с помощью лопаток центробежного вентиляторного колеса с одновременным дозированием тангенциальными патрубками разного диаметра, установленными в одной плоскости и последующим смешиванием компонентов смеси в одной рабочей зоне.

Аэродинамическое устройство содержит конический корпус, крышку с коробами выхода воздуха, камеру, установленную над крышкой с входным тангенциальным патрубком для подачи воздуха, центробежное вентиляторное колесо с лопатками, установленное под крышкой, полый конус с отверстием в вершине, закрепленный под центробежным вентиляторным колесом днищем вверх, и патрубок выпуска частиц. На боковой поверхности рабочей камеры установлены несколько тангенциальных патрубков для ввода воздуха совместно с компонентами смеси, причем тангенциальные патрубки имеют разные диаметры и расположены последовательно по нарастающей от меньшего диаметра к большему на одной горизонтальной плоскости, а высота лопаток центробежного вентиляторного колеса должна быть равна или не меньше наибольшего диаметра всасывающего тангенциального патрубка. Тангенциальные патрубки имеют дозирующие заслонки.

По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, гарантирующих сущность заявляемых изобретений, не известна и не следует для специалиста явным образом из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретений критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

Совокупность существенных признаков, характеризующих изобретения, в принципе, может быть многократно использована в сельском хозяйстве, комбикормовой, химической, пищевой, строительной и других отраслях промышленности для смешивания сыпучих материалов и обеспечивает достижение поставленной цели - повышение эффективности процесса смешивания сыпучих материалов и увеличение производительности смесителя за счет тангенциальной подачи путем всасывания воздуха и компонентов смеси с одновременным их дозированием, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретений критерию "промышленная применимость".

На фиг.1 показан аэродинамический смеситель, общий вид, на фиг.2 - вид А фиг.1.

Способ смешивания сыпучих материалов включает подачу воздуха и компонентов смеси тангенциально в емкость и перемешивание их во взвешенном состоянии. Подачу воздуха и отдельных компонентов смеси осуществляют совместно посредством всасывания за счет создания разрежения в емкости с помощью лопаток центробежного вентиляторного колеса с одновременным дозированием тангенциальными патрубками разного диаметра, установленными в одной плоскости, и последующим смешиванием компонентов смеси в одной рабочей зоне.

Аэродинамическое устройство (фиг.1) содержит конический корпус 1, крышку 2 с коробами 3 выхода воздуха, рабочую камеру 4, установленную над крышкой с входными тангенциальными патрубками 5 для подачи воздуха совместно с компонентами смеси, электродвигателя 6, на валу которого закреплено центробежное вентиляторное колесо 7 с лопатками 8, установленное под крышкой, полый конус 9 с отверстием в вершине, закрепленный под центробежным вентиляторным колесом днищем вверх и патрубок 10 выпуска частиц. Тангенциальные патрубки установлены на боковой поверхности рабочей камеры, имеют разные диаметры и расположены последовательно по нарастающей от меньшего диаметра к большему на одной плоскости (фиг.2). Тангенциальные патрубки примыкают друг другу и имеют дозирующие заслонки 11. Высота лопаток центробежного вентиляторного колеса равна или не меньше наибольшего диаметра всасывающего тангенциального патрубка.

Способ смешивания сыпучих материалов осуществляется в аэродинамическом устройстве, которое работает следующим образом.

Потоки воздуха с взвешенными в нем отдельными компонентами смеси одновременно засасываются за счет создания разрежения лопатками 8 центробежного вентиляторного колеса 7 через входные тангенциальные патрубки 5, установленные на боковой поверхности рабочей камеры 4. В рабочей камере 4 потоки воздуха с взвешенными в нем компонентами смеси приобретают вращательное движение, что приводит к смешиванию компонентов смеси. При этом установка тангенциальных патрубков 5 с разными диаметрами и расположение их последовательно по нарастающей от меньшего диаметра к большему на одной горизонтальной плоскости позволяет одновременно дозировать отдельные компоненты смеси и смешивать их друг с другом. Разные диаметры тангенциальных патрубков позволяют засасывать компоненты смеси с различной насыпной плотностью, а также в зависимости от требуемого их соотношения, т.е. рецепта смеси. Компоненты смеси с большой насыпной плотностью засасываются тангенциальными патрубками меньшего диаметра и наоборот. А это способствует быстрому и эффективному процессу смешивания компонентов смеси, так как лопатки 8 центробежного вентиляторного колеса создают требуемое одинаковое разрежение в рабочей камере, а скорость движения сыпучего материала по тангенциальным патрубкам 5 с меньшим диаметром будет выше, чем с большим диаметром. Поэтому более тяжелые компоненты смеси проникают в слой более легких при вращательном их движении в рабочей камере. Согласно рецепту смеси предварительное дозирование происходит за счет разных диаметров тангенциальных патрубков и использования максимально их "живого" сечения. Более точное дозирование обеспечивается установкой дозирующих заслонок 11 на тангенциальных патрубках 5. Винтообразный поток сыпучей смеси за счет разрежения и силы тяжести поступает на вращающиеся лопатки центробежного колеса. Здесь происходит дополнительное смешивание компонентов смеси, которые вместе с воздухом отбрасываются к внутренней поверхности конического корпуса 1. Для обеспечения эффективной работы аэродинамического смесителя соблюдается условие, что высота лопаток 8 центробежного вентиляторного колеса 7 всегда должна быть больше слоя сыпучей смеси, находящейся на колесе 7. Это возможно, когда высота лопаток центробежного вентиляторного колеса равна или не меньше наибольшего диаметра всасывающего тангенциального патрубка 5, иначе не будет эффективного всасывания компонентов смеси с воздухом. В коническом корпусе устройства, под действием центробежных сил - сил трения и тяжести, происходит разделение сыпучей смеси и воздуха. Сыпучая смесь заполняет конический корпус 1 до определенного уровня, который находится ниже конуса и выпускается из конического корпуса патрубком 10. Воздух поступает в конус и удаляется через выходные коробы 3. Для обеспечения наименьшего сопротивления выходные коробы 3 выполнены с треугольным сечением и расположены в потоке, выходящем из центробежного колеса, с наименьшим миделем, что достигается ориентированием вершин коробов в направлении, противоположном вектору скорости потока. Коробы, установленные таким образом, позволяют произвести дополнительное смешивание, так как они усложняют траекторию движения сыпучей смеси по пути к периферии.

Технико-экономический эффект достигается за счет повышения эффективности процесса смешивания сыпучих материалов и увеличения производительности смесителя за счет тангенциальной подачи путем всасывания воздуха совместно с компонентами смеси и одновременным их дозированием.