МАШИНОСТРОЕНИЕ

Основные показатели планетарно-лопастных смесителей типа ПЛ

Барабанные смесители относятся к тихоход­ным машинам: окружная скорость корпуса у них составляет 0,17...1 м/с при коэффициенте заполнения корпуса смесью ц/ = 0,5.

Результаты сравнительных испытаний барабанных смесителей объемом 16 л показали [12], что наиболее эффективными являются смесители, корпуса которых обеспечивают при их вращении многократное разъединение и объединение скользящих слоев материала по граням корпуса (рис. 2.2.12, г, е - з).

Корпуса барабанных смесителей снабжа­ются цапфами, которые устанавливают в под­шипники скольжения или качения, закрепляе­мые на стойках. Привод корпусов барабанных смесителей осуществляется от электродвигате­ля через редуктор и клиноременную передачу. В некоторых конструкциях этих смесителей имеется вспомогательный мотор-редуктор, с помощью которого корпус смесителя может устанавливаться в вертикальном положении при разгрузке и загрузке сыпучего материала.

К преимуществам барабанных смесите­лей можно отнести:

Простоту конструкции и надежность в эксплуатации;

Возможность смешивания абразивных и взрывоопасных материалов;

Возможность смешивания материалов без разрушения частиц;

Широкий диапазон рабочих объемов (от 1 л до 150 м3).

К их недостаткам относятся:

Низкое качество готовой смеси;

Длительность процесса смешивания (бо­лее 1 ч);

Значительные удельные затраты энергии;

Образование комочков при введении в смесь жидких добавок.

Отечественной промышленностью вы­пускаются барабанные двухконусные смесите­ли типа БК: БК-1,6 и БК-25 номинальным объ­емом корпуса соответственно 1,6 и 2,5 м3 и установочной мощностью электродвигателей 15,75 и 23,1 кВт.

Барабанные смесители с биконическим корпусом выпускаются во многих странах. Наиболее известны барабанные смесители фирмы Пфаудлер (США), которая имеет отде­ления во многих странах мира.

Некоторые зарубежные фирмы выпуска­ют барабанные смесители типа «Турбула» с корпусом (контейнером) различной формы, закрепляемым в зажимах механизма, который позволяет вращать корпус в трех плоскостях. При подобном вращении улучшается качество смеси, уменьшается время смешивания, появ­ляется возможность без пересыпаний закон­чить процесс смешивания в транспортной таре (контейнере).

Смесители с диффузионным смешива­нием благодаря созданию разреженных слоев смешиваемого сыпучего материала и увеличе­нию его порозности обеспечивают более сво­бодное перемещение твердых частиц в рабочем объеме. Это достигается либо с помощью на­ложения на слой дисперсного материала виб­раций, либо путем псевдоожижения слоя.

В вибрационных смесителях вибрации передаются смешиваемому материалу чаще всего через корпус. Вибрационные смесители периодического действия в промышленности практически не используются.

В пневмосмесителях смешивание мате­риала достигается путем вдува в слой частиц газа. Пневмосмесители можно разделить на две подгруппы: струйные и с псевдоожиженным слоем [2].

В струйных пневмосмесителях, например в пневмосмесителе типа ПС-100, сжатый газ (азот или воздух) подается внутрь корпуса им - пульсно через ряд сопел с перекрещивающи­мися осями, создавая соответствующую цирку­ляцию частиц (циркуляционные смесители) или их хаотическое перемещение внутри слоя (смесители объемного смешивания).

В пневмосмесителях с псевдоожиженным слоем частиц газ подается внутрь корпуса под решетку (сетку), на которой находится смеши­ваемый материал. В качестве решетки часто используется пористая керамика [2]. В псевдо - ожиженном слое частицы хаотично перемеща­ются относительно друг друга, происходит взаимный «диффузионный» обмен частицами микрообъемов смеси.

Известны случаи использования пнев - мосмесителей диффузионного смешивания для усреднения больших партий сыпучего мате­риала (до 200 м3) в производстве пластмасс [12]. В большинстве пневмосмесителей не уда­ется достичь хорошего качества смеси. Объяс­няется это следующим. Во-первых, в аппаратах с отношением высоты слоя Нс материала над

Решеткой к внутреннему диаметру D корпуса, равным 0,25, возникает несколько «очагов» циркуляции частиц (до шести). Частицы мед­ленно перемещаются из одного очага в другие. Для сокращения числа очагов следует увели­чивать высоту слоя. При Нс = D создается один очаг, что более благоприятно для процес­са смешивания. При Нс < D следует в центр решетки подавать газ в большем количестве, чем на периферии. Это позволяет создать од - ноочаговый режим псевдоожижения.

Во-вторых, в псевдоожиженных слоях происходит быстрая сепарация частиц по раз­мерам и массе. Поэтому процесс смешивания не следует вести дольше определенного време­ни. Следует отметить, что оптимальное время продувки слоя газом, с точки зрения сепара­ции, не всегда совпадает с оптимальным вре­менем смешивания.

В-третьих, в результате каналообразова - ния пылевидные материалы плохо псевдоожи - жаются и почти не перемещаются по объему смесителя. В этих случаях около решетки раз­мещают вращающуюся лопастную мешалку, которая препятствует образованию каналов, по которым проходит основная масса газа. Все это следует учитывать при конструировании пнев­мосмесителей с псевдоожиженными слоями.

К достоинствам пневмосмесителей сле­дует отнести простоту их конструкции и низ­кие удельные энергозатраты, а к недостаткам - значительную эрозию внутренних поверхно­стей корпуса, истирание частиц компонентов, появление электростатического заряда, кото­рый может возникнуть при смешивании ди­электрических материалов, низкое качество смеси, необходимость очистки отходящего газа.

Пневмосмесители снабжаются пылеулав­ливающими устройствами (рукавными фильт­рами, циклонами, роторными пылеуловителя­ми и пр.).

Смесители непрерывного действия.

Смесители этого типа по сравнению со смеси­телями периодического действия имеют более высокую производительность при одновремен­ном снижении удельных энергозатрат, метал­лоемкости, себестоимости готового продукта, более широкие возможности по автоматизации процесса и улучшению условий труда. Однако широкого распространения в промышленности они еще не получили. Это объясняется тем, что при получении многокомпонентных смесей не удается обеспечить на заданном уровне функ­ционирование блока дозирующих устройств, которые будут выдавать потоки материала в смеситель с минимальными флуктуациями в заданном соотношении компонентов, особенно если блок составлен из объемных дозаторов. При этом оснащение блока автоматическими весовыми дозирующими устройствами часто бывает экономически неоправданным.

В таких смесителях возможно проведение совмещенных процессов: смешивания, сушки, измельчения, гранулирования, увлажнения и т. д.

Подача компонентов смеси в смеситель производится отдельными питателями (дозато­рами). Как бы не был точен промышленный питатель, подача им сыпучего материала в каждые мгновения изменяется во времени слу­чайным образом или по какому-то закону. Кроме колебаний в массовой подаче сыпучего материала могут возникнуть ее отклонения из-за возникших особых условий на входе в пита­тель: зависания материала в бункере; снижения частоты вращения электродвигателя привода питателей из-за временных падений напряже­ния в сети и т. п.

Представим потоки (сигналы) материала, проходящие смеситель непрерывного действия, в виде схемы (рис. 2.2 13. а). Регулируемыми параметрами jc можно считать массовые пода­чи материала каждым из п питателей (или кон­центрации отдельных компонентов во входном потоке), а выходными у - массовые подачи каждого из п компонентов на выходе из смеси­теля (или концентрации отдельных компонен­тов в выходном потоке). К возмущающим па­раметрам Е, можно отнести случайные колеба­ния потоков на входе в смеситель, ко-лебания которых во времени нельзя предсказать. Нере­гулируемые параметры и системы можно из­мерить, но воздействовать на них в ходе про­цесса смешивания нельзя. К таким параметрам можно отнести физико-механические свойства материала (влажность, гранулометрический состав, коэффициенты внутреннего и внешнего трения).

Для упрощения анализа системы с таким большим количеством параметров будем счи­тать, во-первых, что параметры и и £ отсутст­вуют. во-вторых, в качестве параметров jc и у принимаем мгновенные значения концентра­ции ключевого компонента в потоке материала соответственно на входе в смеситель и выходе из него. Тогда с учетом этих допущений систе­ма упрощается (рис. 1.2.13,6).

Входной и выходной сигналы для боль­шинства промышленных питателей и смесите­лей непрерывного действия описываются слу­чайными функциями: в нашем случае соответ­ственно c(t)x И c(t)y. Смесители непрерыв­ного действия можно рассматривать как ли­нейные преобразователи сигналов, для кото­рых можно записать

C(t)y=A[c(t)x],

Где А - оператор преобразования сигналов, под которым понимаются определенные преобра­зования случайных функций или сложные ма­тематические модели, описываемые системами дифференциальных или алгебраических урав­нений; c(t)y, c(t)x - случайные функции,

Описывающие мгновенные значения концен­трации ключевого компонента в потоке мате­риала соответственно на выходе из смесителя и на его входе.

Оператор А зависит от механизма пере­мещения частиц компонентов смеси рабочими органами внутри смесителя. В практике моде­лирования динамики процесса смешивания внутри смесителя непрерывного действия, т. е. определение формы записи оператора А, ис­пользуются несколько подходов: эмпирические методы; методы, основанные на анализе струк­туры потоков с помощью функции распределе­ния времени пребывания частиц (ФРВП) внут­ри смесителя (кибернетические методы); веро­ятностно-статистические методы; методы ме­ханики сплошных сред.

Эмпирические методы широко исполь­зуются для описания процессов смешивания. Они основаны на опытных данных, получен­ных на лабораторных или опытных смесите­лях. Экспериментальные данные обрабатыва­ются и изучаются с целью установления зави­симости между параметрами случайной функ­ции (например, дисперсией или коэффициен­том Ус), временем смешивания, конструктив­ными и режимными параметрами рабочего органа смесителя, потребляемой энергией, свойствами смешиваемых материалов. Эти зависимости, как правило, имеют вид регрес­сионных или критериальных уравнений, не раскрывающих физическую сторону процесса и влияние дозирующих устройств на процессы смешивания. Они описывают работу только конкретного смесителя в исследованных диа­пазонах изменения конструктивных и режим­ных его параметров при использовании кон­кретных дозирующих устройств.

Кибернетические методы, основанные на анализе структуры потоков смешиваемых масс с помощью ФРВП, получили широкое распро­странение. Особенности гидродинамической структуры потоков при этих методах проявля­ются в характере ФРВП в смесителе. Для опре­деления ФРВП на входной питающий поток искусственно наносится возмущение той или иной формы, а затем на выходе из смесителя исследуются результаты этого возмущения: строится кривая отклика на возмущение. В случае, когда используется возмущение в виде единичного импульса индикатора, можно запи­сать

С(Оу =c(S)xH(S),

Где c(S)y, c(S)x - изображение по Лапласу

Соответственно выходного и входного сигна­лов; Н(S) - преобразованная по Лапласу

Импульсная переходная функция смесителя.

Очевидно, что качество смеси на выходе из смесителя зависит не только от процесса смешивания в смесителе, определяемого через ФРВП, но и входного сигнала, формируемого питателями компонентов. Смеситель непре­рывного действия должен выполнять две функции: смешивать поступающие в него ком­поненты и снижать (сглаживать) флуктуации питающих потоков до необходимого уровня, определяемого техническими условиями на готовую смесь.

При этом методе можно представить сме­ситель непрерывного действия в виде идеали­зированных структур (например, из ячеек иде­ального смешения), связанных между собой потоком смешиваемого материала. Подобрав модели для типовых структур, можно соста­вить результирующую модель для всего смеси­теля с учетом топологии связи этих идеализи­рованных структур между собой.

Вероятностно-статистические методы моделирования процесса смешивания компо­нентов в рассматриваемых смесителях основа­ны на предположении, что отдельные частицы перемещаются в рабочем объеме смесителя случайным образом. Для описания подобного процесса наиболее эффективно применять тео­рию дискретных в пространстве и непрерыв­ных во времени марковских процессов. Для описания таких процессов применяют диффе­ренциально-разностные уравнения А. Н. Кол - магорова. Конечные уравнения процесса сме­шивания содержат коэффициенты продольного и поперечного смешивания (диффузии). Их определение производится экспериментально на конкретном смесителе при определенном режиме его работы на смеси с заданными фи - зико-механическими свойствами.

Методы механики сплошных сред приме­нительно к описанию динамики смешивания сыпучих материалов не нашли широкого при­менения в связи с трудностями решения систе­мы уравнений механики многофазных сред, вызванных турбулентным и трехмерным ха­рактером движения фаз, часто происходящих в разреженных, а не в сплошных слоях. Кроме того, при этом подходе не учитывается влияние пульсаций питающих потоков на однородность смеси, выходящей из смесителя.

Подводя итоги краткого анализа наиболее часто используемых методов математического моделирования процессов смешивания в сме­сителях непрерывного действия можно сделать следующие выводы: во-первых, все они требу­ют экспериментальных определений тех или иных параметров модели; во-вторых, наиболее эффективно исследование процессов смешива­ния можно проводить на математических мо­делях, построенных с использованием кибер­нетических методов.

Классификация смесителей непрерывного действия, наиболее часто встречающаяся в технической литературе - по конструктивному признаку (червячно-лопастные, барабанные, спирально-винтовые, роторные, одновальные и т. д.), не является научной: она не позволяет создать единые методики расчета для отдель­ных групп смесителей, подчас имеющих раз­ные конструктивные особенности, но одинако­вый механизм смешивания компонентов смеси. Более целесообразно производить классифика­цию смесителей непрерывного действия по механизму смешивания:

С преимущественно радиальным процес­сом смешивания и поршневым движением материала вдоль корпуса (прямоточные смеси­тели);

С радиально-продольным процессом сме­шивания и хаотическим движением материала в рабочем объеме (смесители объемного сме­шивания);

С радиально-продольным процессом сме­шивания и почти поршневым движением мате­риала вдоль оси корпуса (смесители размывно­го действия).

В прямоточных смесителях смешивае­мый материал движется вдоль корпуса без продольного смешивания частиц компонентов (поршневой режим движения материала). Про­цесс смешивания обеспечивается только ради­альным перераспределением частиц. При та­ком режиме движения смешиваемого материа­ла смеситель непрерывного действия не спосо­бен сглаживать входные флуктуации потоков компонентов и он должен комплектоваться дозаторами повышенной точности.

К наиболее типичным прямоточным сме­сителям этого типа можно отнести ленточные, спиральные, центробежные и вибрационные.

В ленточном смесителе непрерывного действия типа НД (рис. 2.2.14) подлежащие смешиванию компоненты поступают в корпус 1 через вваренный в крышку штуцер, а выгру­жаются через разгрузочную камеру 8. Смеши­вание материала и перемещение его вдоль кор­пуса производится сначала лопатками 9, а за­тем спиральными лентами 77, закрепленными на валах 10 с помощью штифтов. Валы приво­дятся во вращение от электродвигателя 4 через редуктор 3, муфту и зубчатую пару 2. В разгру­зочной камере установлен рыхлитель б, приво­димый во вращение от электродвигателя 5. Сме­ситель и его привод смонтированы на раме 7.

Смесители типа НД выпускаются в трех исполнениях [4]: НД-650 14У производитель­ностью 10 т/ч, рабочим давлением в смеси­тельной камере не более 0,005 МПа, устано­вочной мощностью привода валов NyCT =

= 22 кВт и рыхлителя NyCT = 2,2 кВт, часто­той вращения привода валов 47 мин-1 и рыхли­теля 940 мин-1, габаритными размерами 6430 х х2156 х 1910 мм; с некоррозионной, взрыво­опасной средой в смесительной камере; НД-650 14 К, смешивающего коррозионную среду; НД-650 13 Т, отличающегося от смеси­теля НД-650 14 К наличием рубашки.

Смесители типа НД рекомендуются для смешивания только сыпучих материалов на­сыпной плотностью рн = 1500 кг/м3, а также

Сыпучих материалов с небольшим количеством жидких компонентов при условии, что готовая смесь сохраняет сыпучесть. При комплектова­нии этих смесителей дозаторами высокой точ­ности в них можно получить смеси с величи­ной Vc = 3...5 %.

Спирально-винтовые смесители непре­рывного действия аналогичны по конструкции со смесителями типа НД. Однако вместо лопа­ток и спиральных лент в корпусе спирально - винтового смесителя установлена спираль. В смесителях с двумя спиралями спираль боль­шого диаметра проталкивает смесь вдоль кор­пуса к выпускному патрубку, а спираль малого диаметра, установленная соосно со спиралью большого диаметра, возвращает частично ма­териал назад. При двух спиралях смеситель имеет продольное смешивание, поэтому двух- спиральные смесители следует отнести к груп­пе смесителей размывного действия.

Центробежный прямоточный смеситель конструкции A. M. Ластовцева состоит из сле­дующих основных элементов (рис. 2.2.15): корпуса 5 цилиндрической формы, составлен­ного из нескольких царг, со штуцерами / и б; вала 3, на котором закреплены конуса 2; кони­ческих пересыпных воронок 4, закрепленных внутри корпуса; привода вала, состоящего из электродвигателя 8 и клиноременной передачи; радиальной лопасти 7.

Подлежащий смешиванию материал вво­дится через штуцер 1 внутрь первого вращаю­щегося конуса, под действием центробежных сил поднимается по внутренней поверхности конуса и сбрасывается с его края в виде пыле­видного факела. После удара о стенку корпуса частицы материала оседают в неподвижной воронке 4 и по ней ссыпаются в нижележащий вращающийся конус. Процесс повторяется на каждой паре конус - воронка. Разгрузка гото­вой смеси происходит через штуцер б с помо­щью вращающейся лопасти 7, закрепленной на валу.

Экспериментально установлено [20], что для порошкообразных материалов центробеж­ное ускорение на краю конусов должно быть

Равным со^R = 300 м/с2, где со - частота вра­щения конуса, с"1; R - наибольший радиус ко­нуса, м. При высокой точности дозаторов в этом смесителе возможно получение смеси с Vc = 2...3 %.

Количество секций т (конус - воронка) может быть назначено с учетом необходимой однородности смеси:

Гс= 26^ + 1,6%.

Т

Пропускная способность смесителя мо­жет быть принята равной 100 м3/ч на 1 м2 пло­щади кольцевого сечения между внутренней стенкой корпуса и верхней кромкой конуса.

В вибрационных прямоточных смесите­лях смешиваемая масса непрерывно перемеща­ется вдоль вибрирующего корпуса смесителя со сравнительно большой амплитудой колеба­ний (3...4 мм) и относительно малой частотой (20...330 Гц).

Вибрационный двухвальный смеситель типа ДВС-Н состоит из следующих основных узлов (рис. 2.2.16): корпуса 1 овальной формы; двух валов 6 с лопатками 7; сварной рамы 2, пружинных амортизаторов 5; вращающегося вала 4 с дебалансом; противовеса 3. Валы вра­щаются навстречу друг другу. Одна часть ло­паток, закрепленных на валах, имеет угол ата­ки 90°, а другая - 45°. Первые лопатки пере­мешивают материал, а вторые продвигают смешиваемые компоненты вдоль корпуса сме­сителя к выпускному штуцеру. Валы 6 приво­дятся во вращение с частотой 150...200 мин"1 от электродвигателя через редуктор, выходной вал которого соединен с одним из лопастных валов резиновой муфтой. Второй вал имеет привод от первого вала через зубчатую пару. Вал 4 приводится во вращение либо от само­стоятельного электродвигателя, либо от элек­тродвигателя, вращающего лопастные валы, с помощью клиноременной передачи.

Смесители типа ДВС-Н используются для смешивания увлажненных сыпучих материалов с частицами более 10 мкм. При высокой точно­сти дозирования исходных компонентов воз­можно достижение однородности смеси с Vc < 3 %.

Установочная мощность одного электро­двигателя смесителя типа ДВС-150 Н равна 1,5 кВт с дебалансным моментом 7,2 Н ем; двух электродвигателей смесителя типа ДВС-200 Н - 4,5 кВт с дебалансным моментом 9,0... 19,5 Н ем.

Трубные прямоточные вибрационные смесители типа ИСиА [20] используются для смешивания сухих сыпучих материалов. В кор­пусе 1 такого смесителя размещена труба 2, внутри которой вращается вал 3 с дебалансами 5
(рис. 2.2.17). Вал приводится во вращение от электродвигателя через клиноременную пере­дачу. Электродвигатель закреплен на станине 7. Корпус 1 опирается на восемь пар цилинд­рических пружин 4, которые через резиновые амортизаторы опираются на станину 7. Сыпу­чие компоненты загружаются непрерывно в корпус через штуцер 9, а выгружаются через штуцер 6.

Основная масса смешиваемого материала циркулирует в поперечных сечениях корпуса в сторону, обратную вращению вала. Коэффици­ент заполнения корпуса материалом равен 0,8. Продольное пробковое перемещение сыпучего материала вдоль корпуса обеспечивается за счет разницы в высотах слоя в местах загрузки и выгрузки.

В смесителе типа ИСиА возможно при высокой точности дозирования достичь каче­ства смеси с Vc « 3 % за 10...20 с пребывания

Компонентов в корпусе, что обеспечивает большую его производительность.

Промышленный образец смесителя ИСиА имеет длину трубного корпуса 4100 мм, уста­новочную мощность электродвигателя NyC =

= 28 кВт, дебалансовый момент 97,6 Н ем, ам­плитуду колебаний корпуса 4 мм, частоту ко­лебаний корпуса 37 Гц, производительность до 28 м3/ч.

В прямоточных центробежных смесите­лях «Интолетор» типа Н и «Бретбери» типа Мк, (Великобритания) смешиваемые компонен­ты проходят через быстровращающийся ротор,

Имеющий специальные устройства для смеши­вания. В смесителях типа Н такими устрой­ствами являются ряд штырей, закрепленных на вращающихся дисках (рис. 2.2.18), а в смесите­лях типа Мк смешивающее устройство выпол­нено в виде нескольких рядов круглых бил, смонтированных на одном валу, проходящим по оси вертикального корпуса цилиндрической формы.

Смесители этих типов отличаются малы­ми габаритными размерами, низкими удель­ными энергозатратами (до 1,1 кВт ч/т), просто­той конструкции, имеют высокую производи­тельность (2...7 т/ч у смесителей типа Мк, 150... 450 т/ч у для смесителей типа Мг). К их недостаткам можно отнести: необходимость использования для ротора высокопрочных ме­таллов, установки дозаторов повышенной точ­ности, низкое качество смеси ( Vc « 5 %) и дробление частиц при ударе с большой скоро­стью о корпус.

В смесителях размывного действия смешиваемый материал перемешается рабочи­ми органами вдоль корпуса почти в поршневом режиме. Однако в отличие от прямоточных смесителей в них обеспечивается продольное смешивание частиц: некоторые частицы дви­жутся со скоростью либо меньше, либо больше средней скорости движения материала вдоль корпуса смесителя. Благодаря этому происхо­дит как бы размыв частиц в движущихся эле­ментарных объемах материала, образованных

Поперечными сечениями потока на входе в смеситель за промежуток времени Ат и со­стоящих из частиц одного компонента: часть частиц при движении элементарного объема вдоль корпуса смесителя переходит в соседние элементарные объемы, а их место занимают частицы других компонентов из соседних эле­ментарных объемов. Как уже отмечалось, для более свободного перемещения частиц вдоль потока необходимо создать в смесителях этой группы разреженные слои смешиваемого мате­риала.

К размывным смесителям непрерывного действия можно отнести центробежные, виб­рационные и многоспиральные барабанные смесители.

Центробежный смеситель типа НДЦ выполнен на основе волчкового смесителя периодического действия типа ЦВ. Но вместо свободно подвешенной рамы с лопастями и скребком в нем смонтирован шнек 2 (рис. 2.2.19), входящий внутрь конуса 3. Направле­ние вращения шнека вокруг собственной оси обратное направлению движения частиц по внутренней поверхности конуса. Благодаря этому часть материала перемещается в ниж­нюю часть конуса, увеличивая сглаживающую способность смесителя за счет появления про­дольного процесса смешивания. Выброшенная из конуса масса сыпучего материала опускает­ся в кольцевое пространство между конусом и корпусом, а затем выталкивается радиальной лопастью, закрепленной на донышке конуса, в

Штуцер 4. Вал конуса приводится во вращение от электродвигателя У через клиноременную передачу.

Серийно выпускается только один тип подобного смесителя: НДЦ-25 (производи­тельностью до 1500 кг/ч, установочной мощно­стью привода ротора nyct = 1,1 кВт, шнека ^уст = 0,55 кВт, рабочим давлением в корпусе /?р = 0,002 МПа).

Мощность привода ротора смесителя НДЦ, Вт,

N = 1410"3 Ярнсо2 х x(0+Fco/27t)(3Z)-4/sina)2,

Где К - коэффициент, учитывающий проскаль­зывание материала относительно конуса;

К = ехр^-0,04соехр(-10~3 рн )]; I ~ дли­на образующей конуса, м; a - угол наклона образующей конуса к горизонту, со - частота вращения конуса, с"1; D - наибольший диаметр конуса, м; V - запас материала в смесителе, м3; Q - производительность смесителя, м3/с.

С целью увеличения сглаживающей спо­собности смесителей непрерывного действия в их конструкциях стали организовывать конту­ры внутренней и внешней циркуляции потоков смешиваемых материалов. На рис 2.2.20 пока­зана схема центробежного смесителя непре­рывного действия с внутренней и внешней циркуляций, разработанного в Кемеровском технологическом институте пищевой промыш­ленности. Компоненты, подлежащие смешива­нию, поступают через патрубок 4 в воронку 2, сползают по ней внутрь вращающегося конуса 10. Часть материала через отверстия 13 посту­пает в средний конус У/, а другая часть выбра­сывается на торообразный отражатель 14. Че­рез окна 15 в отражателе материал частично поступает в верхнюю часть среднего конуса У/, наслаиваясь на поток материала, поднимаю­щийся по нему вверх, а другая часть материа­ла отражателем 14 возвращается внутрь кону­са 10.

Подобным образом осуществляется про­цесс и в среднем конусе 11. Таким образом на конусах 10 и // ротора 9 смесителя происходит внутренняя рециркуляция смеси. Внешним конусом 12 часть материала, поступившего в него из конуса У У, выбрасывается внутрь кор­пуса У, а другая - через окна 17 поступает в распределительную воронку 2 и накладывается
на сползающий по ней сыпучий материал. Так образуется контур внешнего рецикла. Смесь, ссыпающаяся на днище 5, выводится из корпу­са смесителя через патрубок 6 с помощью ра­диальной лопастной мешалки 7.

В вибрационном смесителе непрерывного действия, разработанном этим же институтом, поступающие на смешивание компоненты по­падают на вибрирующий от вибратора 3 лоток 2 с отверстиями (рис. 2.2.21). Через эти отвер­стия смешиваемый материал опускается вниз, к выходному патрубку корпуса 1. Часть частиц, не прошедшая через отверстия на витках лотка, поднимается лотком вверх, обеспечивая про­дольное смешивание и достаточно высокое качество смеси при невысокой точности пода­чи компонентов смеси дозаторами. Величина рециркуляции материала может регулировать­ся с помощью пластины, перекрывающей часть отверстий в лотке. Корпус смесителя и вибра­тор смонтированы на раме 4.

В двухспиральном смесителе непрерывно­го действия, по конструкции аналогичном од - носпиральному прямоточному смесителю, в корпусе установлены две цилиндрические вин­товые спирали: одна большого диаметра, а другая соосно малого диаметра. Их изготовля­ют из стальной или бронзовой пружинной про­волоки. Спирали имеют противоположную навивку витков. Спираль большого диаметра осуществляет транспортировку и смешивание компонентов. Направление ее вращения назна­чается таким образом, чтобы смешиваемый материал перемещался от загрузочного пат­рубка к зоне выгрузки из корпуса. Спираль малого диаметра может вращаться либо в том же направлении, что и спираль большого диа­метра, либо в противоположном. В обоих слу­чаях, имея значительно меньшую транспорти­рующую производительность, малая спираль

Обеспечивает продольное перемешивание час­тиц сыпучего материала. Это позволяет ком­плектовать такие смесители объемными доза­торами пониженной точности.

Математическая модель процесса смеши­вания в двухспиральных смесителях непре­рывного действия приводится в [14].

Барабанные смесители непрерывного действия характеризуются простотой конст­рукции и универсальностью: в них можно од­новременно с процессом смешивания про­водить сушку, прокаливание, пропитку жидки­ми компонентами, химические реакции, грану­лирование.

Основным рабочим органом таких смеси­телей является полый вращающийся барабан (корпус) цилиндрической или цилиндрокони- ческой формы. В некоторых конструкциях этих смесителей барабан имеет на концах цапфы, которые входят в подшипниковые опоры. Одна цапфа соединена с приводом, состоящим из электродвигателя, редуктора и клиноременной передачи.

Для поддержания необходимого уровня материала внутри барабана (при рекомендуе­мом коэффициенте заполнения барабана V|/ = = 0,1...0,3) в его конце вварено подпорное кольцо, через которое смесь попадает в разгру­зочную камеру смесителя. Внутри барабана, ось которого имеет небольшой наклон к гори­зонтали в сторону выгрузки (примерно 4°), монтируют насадку из спиральных лент и про­дольно расположенных планок. При вращении барабана насадка и его уклон к горизонтали обеспечивают продольное и поперечное сме­шивание компонентов, поступающих внутрь смесителя непрерывно или порционно.

В некоторых конструкциях барабанных смесителей внутри нижней части барабана установлен шнек или лопастной вал, вращаю­щийся от индивидуального привода и выпол­няющий ту же функцию, что и винтовая насадка.

Барабанные смесители непрерывного действия Уральского завода тяжелого машино­строения имеют техническую характеристику, приведенную в табл. 2.2.5 [20].

Смесители объемного смешивания - смесители, у которых поступающие сыпучие компоненты рабочими органами разносятся хаотически по всему рабочему объему. Часто их образуют путем последовательного соеди­нения нескольких (двух, трех) смесителей пе­риодического действия объемного смешива­ния. Среди смесителей этой группы наиболь­шее распространение получили пневмосмеси - тели с псевдоожиженными слоями сыпучего материала. Непрерывно или порционно посту­пающие компоненты смеси путем подачи газа через пористое днище находятся в псевдоожи- женном состоянии. Непрерывный отбор смеси производится через штуцер, находящийся вда­ли от входного штуцера, с верхнего слоя.

Недостатками пневмосмесителей с псев­доожиженными слоями являются: необходи­мость установки улавливающих устройств на выходе из корпуса (циклонов, рукавных фильтров, ротационных пылеуловителей и др.); низкое качество смеси (Ус = 4...5 %), возмож­ность сегрегации частиц по массе; истирание недостаточно прочных частиц; значительная механическая эрозия внутренних поверхностей аппарата.

К преимуществам этих аппаратов следует отнести простоту конструкции (без движущих­ся конструктивных элементов), низкие удель­ные энергозатраты.

Скорость подачи газа в псевдоожижен - ный слой должна обеспечить однородность псевдоожижения, что соответствует значению

Критерия Фруда Fr = w2 /(gdr ) < 0,13 , где w и dr - соответственно скорость газа и диа­метр частиц [2]. Следует отметить, что такие смесители серийно не выпускаются.