Циркуляционные смесители

К циркуляционным смесителям относятся наиболее распространенные смесители порошкообразных и мелкозернистых сыпучих материалов. Для этих смесителей характерно движение (циркуляция) основного потока материала по замкнутому контуру различной сложности. Движение сыпучего материала по циркуляционному контуру обеспечивают либо перемешивающий орган, либо специальные транспортеры. Зона действия перемешивающего органа составляет незначительную долю общего рабочего объема смесителя.

Наиболее распространены – планетарно-шнековые, центробежно-лопастные, смесители с центральной циркуляционной трубой.

Смеситель с планетарно-шнековой мешалкой (ПШ)

Смеситель с планетарно-шнековой мешалкой (рис. 15) состоит из следующих основных частей: конического корпуса, крышки, шнека, привода шнека, водила, привода водила, коробки для выпуска готовой смеси. Приводы шнека и водила смонтированы на крышке корпуса смесителя.

Шнек, получающий вращение вокруг собственной оси от привода, совершает планетарное вращение вокруг оси корпуса смесителя. Планетарное вращение шнеку обеспечивает вращение водила. Верхний конец вала шнека имеет опору в коробке передач, а нижний – в шарнирной опоре, закрепленной в нижней части корпуса. Шарнирная опора вала шнека является одним из основных узлов смесителя. Размещена она в сыпучем материале, поэтому ее конструкция должна обеспечить работу шнека без смазки и предотвратить истирание частицами сыпучего материала шейки вала шнека.

Крышка имеет ряд технологических штуцеров для загрузки компонентов

смеси, подачи инертного газа, для отбора проб, установки термопар и лаз для осмотра внутренней части корпуса. На коническом корпусе имеется люк для осмотра шарнирной опоры и коробки для выпуска готовой смеси. Отверстие, через которое готовая смесь выходит во внутреннюю часть коробки, прикрыто клапаном.

Смеситель ПШ работает следующим образом.

Подлежащий смешиванию сыпучий материал загружают через верхний штуцер в крышке в необходимых количествах. При вращении шнека материал поднимается его витками вверх около стенок корпуса. Затем материал движется к оси корпуса, где образуется нисходящий поток материала. В узкой части корпуса материал снова захватывается витками шнека и поднимается вверх. Движение сыпучего материала вверх в отдельных зонах около стенок корпуса – прерывистое, оно происходит только в моменты прохождения через эти зоны шнека.

После завершения процесса смешивания клапан открывает отверстие в корпусе смесителя, и готовая смесь высыпается в коробку откуда она отводится в приемную емкость. Выпуск смеси из корпуса производится при вращающихся шнеках.

Экспериментально установлены наиболее рациональные геометрические и режимные параметры смесителей типа ПШ:

,,,,,,,

где - наибольший диаметр витков шнека; - наибольший внутренний диаметр корпуса; - шаг шнека; - коэффициент заполнения смесителя;, - угловая скорость шнека и водила; - окружная скорость наружной кромки витков шнека вокруг оси шнека; - угол конусности корпуса; - время смешивания.

Обозначение

Например, ПШ-630. Цифра соответствует рабочему объему смесителя в литрах.

(630 л = 0,63 м³ - объем смесителя по ОСТу)

Центробежно-лопастные смесители (ЦЛ)

Центробежно-лопастные смесители относятся к циркуляционным смесителям с быстро вращающимся рабочим органом. Экспериментально установлено, что при вращении лопастной мешалки с окружной скоростью края лопасти более 6 м/с перемешиваемый сыпучий материал может быть переведен чисто механически в псевдоожиженное состояние.

(В массе перемешиваемого материала наблюдается весьма интенсивная циркуляция. На поверхности сыпучего материала появляются крупные волны. Если еще больше увеличить скорость вращения ротора, то движение сыпучего материала становится бурным и сопровождается периодическими выбросами материала, фонтанирующего из разных точек поверхностного слоя).

При этом значительно увеличивается подвижность сыпучего материала и скорость его движения по циркуляционному контуру, благодаря чему время смешивания не превышает 25 минут.

(Из Википедии

Псевдоожижение — это процесс, в котором вещество, состоящее из зернистых частиц, переводится из состояния со свойствами, подобными свойствам твёрдой статичесской массы, в состояние со свойствами, подобными свойствам динамической жидкой массы.)

В качестве рабочего органа в этих смесителях используются мешалки, выполненные в виде радиальных лопастей, пропеллеров, дисков. Существенного значения форма лопастей мешалки на процесс перевода сыпучего материала в псевдоожиженное состояние не имеет. Высота слоя сыпучего материала над мешалкой не должна превышать (8 ÷ 10) b, где b – высота лопастей мешалки. При необходимости псевдоожижения более высоких слоев сыпучего материала приходится устанавливать на одном валу несколько мешалок с шагом (8 ÷ 10) b.

Смешивание компонентов в таких смесителях происходит при циркуляции псевдоожиженной массы частиц вверх по стенкам и вниз по центру корпуса. В смесителях, имеющих верхнюю мешалку, циркуляция по указанному контуру увеличивается.

Выпускаются центробежные лопастные смесители, состоящие из следующих основных узлов (рис. 16): вертикального цилиндрического корпуса с рубашкой и плоским отбортованным днищем, крышки, рабочего органа с верхней и нижней лопастными мешалками, электродвигателя. Электродвигатель вращает вал мешалок через клиноременную передачу. В нижней части корпуса крепится разгрузочный патрубок клапаном, перекрывающим отверстие в корпусе. На крышке имеется несколько технологических штуцеров (для загрузки компонентов, резервные).

Экспериментально установлены следующие оптимальные геометрические и режимные параметры смесителей типа ЦЛ:

· высота смесительной камеры Н = (0,7...0,9) D, где D - диаметр смесительной камеры, определяемый с учетом полного внутреннего объема смесителя по формуле и стандартных диаметров по ГОСТу;

· высота лопастей;

· диаметр верхней лопасти;

· диаметр нижней лопасти;

· расстояние между верхней и нижней лопастями.

Для большинства возможно достижение значения коэффициента неоднородности V _c = 1,2... 2,5 %.

Обозначение

Например, ЦЛ-100. Цифра соответствует рабочему объему смесителя в литрах.

(100 л = 0,1 м³ - объем смесителя по ОСТу)

Центробежные лопастные смесители используют для смешивания текучих и вязкотекучих смесей с небольшими добавками жидкого компонента.

Смесители с центральной циркуляционной трубой (ЦЦТ)

В смесителях с центральной циркуляционной трубой типа ЦЦТ циркуляция смешиваемого сыпучего материала осуществляется с помощью шнека, заключенного в трубу, которая неподвижно закреплена в корпусе смесители вдоль его оси.

Смесители типа ЦЦТ часто используются для усреднения больших партий сыпучих материалов (до 100 м³). Принцип действия смесителя ЦЦТ (рис. 17) заключается в следующем. Загрузка компонентов смеси осуществляется через штуцер. Далее компоненты транспортируются горизонтальным шнеком в нижнюю часть корпуса смесителя. При вращении вертикального шнека сыпучий материал поднимается по трубе вверх, затем сбрасывается в кольцевое пространство между трубой и корпусом смесителя, там он опускается вниз и снова поступает в центральную трубу. Образующиеся в процессе смешивания комки сыпучего материала, проходя через специальные диски, расположенные под крышкой смесителя, разрушаются.

В некоторых конструкциях смесителей ЦЦТ диски отсутствуют, а в нижней конической части корпуса на валу шнека закрепляется лопасть, увеличивающая подвижность сыпучего материала в заборной части шнека.

Экспериментально установлено, что наилучшие показатели процесса смешивания достигаются в смесителях типа ЦЦТ при следующих параметрах:

,,,,,

где - длина шнека не ограниченного трубой; - диаметр шнека; - угол конусности корпуса; - шаг витков шнека; - время смешивания; - линейная скорость вращения наружных витков шнека.

В смесителях типа ЦЦТ возможно достижение значения коэффициента неоднородности V_с = 5 %.

Дата добавления: 2014-01-05