Смеситель-диспергатор

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования БелорусскоРоссийский университет(72) Авторы Сиваченко Леонид Александрович Башаримова Валентина Николаевна Сиваченко Татьяна Леонидовна(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) 1. Смеситель-диспергатор, содержащий раму, привод и рабочую камеру, в которой установлены с возможностью вращения параллельные приводные валы с рабочими спиральными элементами, отличающийся тем, что рабочие спиральные элементы выполнены в виде винтовых спиралей, установленных на приводных валах с возможностью осевого перемещения, контактирующих друг с другом и по меньшей мере одним своим концом жестко закрепленных на приводных валах. 2. Смеситель-диспергатор по п. 1, отличающийся тем, что рабочие спиральные элементы установлены с возможностью вхождения витков одной винтовой спирали между витками другой винтовой спирали на величину высоты профиля их поперечного сечения. 3. Смеситель-диспергатор по п. 1, отличающийся тем, что приводные валы снабжены выступами, выполненными с возможностью вхождения в пазы, выполненные на внутренней поверхности винтовых спиралей. 4. Смеситель-диспергатор по п. 1, отличающийся тем, что винтовые спирали выполнены двух и более заходными. 5. Смеситель-диспергатор по п. 1 или 4, отличающийся тем, что витки винтовых спиралей смонтированы с предварительным поджатием. 17513 1 2013.08.30 6. Смеситель-диспергатор по п. 1 или 4, отличающийся тем, что поперечное сечение витков винтовых спиралей имеет прямоугольную форму. 7. Смеситель-диспергатор по п. 1 или 4, отличающийся тем, что поперечное сечение витков винтовых спиралей имеет трапецеидальную форму. 8. Смеситель-диспергатор по п. 1 или 4, отличающийся тем, что винтовые спирали выполнены коническими. Настоящее изобретение относится к оборудованию для механической обработки дисперсных материалов путем совместного проведения процессов дезинтеграции и смешивания в непрерывном режиме и может быть использовано в промышленности строительных материалов, в горнорудной, химической, металлургической, пищевой и в других областях техники и технологии. В настоящее время известны многие устройства, совмещающие в своей конструкции процессы помола и смешивания. С целью обеспечения многоциклового воздействия на материал, например в дробильно-истирающем смесителе, корпус аппарата разделен на сообщающиеся между собой камеры, в каждой из которых смонтирован вертикальный вал с закрепленными на нем дисками 1. Однако в этой машине происходит налипание вязких и липких материалов на стенки рабочих камер, отсутствуют предохранительные устройства в конструкции и невозможно образование постоянного контакта между рабочими элементами. Все это в целом снижает как эффективность обработки, что выражается в необходимости длительной обработки сырья до получения готового продукта требуемого качества, так и эксплуатационную надежность аппарата, особенно при переработке самотвердеющих материалов и при попадании в зоны обработки крупных и прочих включений, например металлических. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является устройство для измельчения сыпучих материалов, содержащее рабочую камеру с патрубками для загрузки и выгрузки, привод и дополнительную опору, на валах которых смонтирован дугообразно изогнутый спиральный рабочий орган(пружина), витки которого соприкасаются между собой по минимальному радиусу изгиба 2. Недостатком данного устройства является невозможность обработки в нем высоковязких материалов и получения продукта высокого качества. Это обусловлено недостаточной крутильной жесткостью винтовой спирали, необходимостью выполнения достаточно большого зазора между стенками рабочей камеры и витками спирали, что приводит к проскоку через аппарат некоторой части необработанного материала. Кроме того, в таком устройстве очень мала сдвиговая составляющая в единичных актах воздействия на среду, что не позволяет эффективно воздействовать на высоковязкие композиции веществ. В основу настоящего изобретения положена задача повышения эффективности обработки путем одновременного смешивания и диспергирования в непрерывном режиме материалов, обладающих повышенной влажностью и малой подвижностью. Сущность изобретения заключается в том, что в смесителе-диспергаторе, содержащем раму, привод, рабочую камеру, в которой установлены с возможностью вращения параллельные приводные валы с рабочими спиральными элементами, согласно изобретению,рабочие спиральные элементы выполнены в виде винтовых спиралей, установленных на приводных валах с возможностью осевого перемещения, контактирующих друг с другом и по меньшей мере одним своим концом жестко закрепленных на приводных валах. В исполнениях устройства предусмотрено, что витки смежных спиралей, которые могут быть двух и более заходными, коническими, входят друг в друга на величину высоты профиля их поперечного сечения и по меньшей мере один из витков каждой спирали жестко закреплен на приводном валу, а витки смежных спиралей смонтированы с предварительным поджатием и в поперечном сечении имеют прямоугольную или трапецеидальную форму,причем приводные валы могут быть снабжены выступами, расположенными по образующим и входящими в пазы на внутренней поверхности винтовых спиралей. 2 17513 1 2013.08.30 Выполнение рабочих элементов в виде винтовых спиралей, имеющих возможность осевого перемещения и контактирующих друг с другом посредством сил упругости, позволяет реализовать процесс диспергирования в зонах с беззазорным взаимодействием, что исключает проход необработанной части дисперсии через межвитковые пространства. Жесткая фиксация одного из концов каждой из спиралей способствует свободному перемещению другого конца, что делает всю систему рабочих элементов адаптивной к свойствам перерабатываемого продукта. Прямоугольное или трапецеидальное сечение витков спиральных элементов, во-первых, улучшает условия захвата материала вовторых, увеличивает количество материала, поступающего в зоны диспергирования, создавая самые оптимальные условия для проведения единичных актов воздействия на среду. Выполнение приводных валов с выступами, расположенными по образующим и входящими в пазы на внутренней поверхности винтовых спиралей, целесообразно применять для повышения крутильной жесткости, что делает возможным обрабатывать материалы более высокой вязкости и с более крупными и прочными включениями. Указанные отличительные признаки, введенные в отличительную часть формулы изобретения, являются функционально необходимыми и служат достижению поставленной задачи - повышению эффективности обработки продукта, что выражается в конечном итоге в повышении производительности и снижении крупности частиц в перерабатываемой композиции. Сущность изобретения поясняется фигурами. На фиг. 1 представлен общий вид смесителя-диспергатора с цилиндрическими винтовыми спиральными элементами на фиг. 2 то же, с коническими элементами на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1 на фиг. 4 - вал с рабочим элементом, жестко закрепленным одним концом на фиг. 5, 6 - соответственно прямоугольное и трапецеидальное сечения витков спирали. Смеситель-диспергатор содержит раму 1, рабочую камеру 2 с люками 3 для загрузки и 4 для выгрузки и установленными в ней с возможностью вращения на валах 5, 6 цилиндрическими 7, 8 или коническими 9, 10 винтовыми спиральными элементами. Для закрепления спиралей на валах предусмотрены фланцы 11 и выступы 12 на валах, входящих в пазы на внутренней поверхности винтовых спиралей. Работа аппарата осуществляется следующим образом. Валы 5 приводятся в синхронное вращение, через люк 3 непрерывно подаются подлежащие технологической обработке исходные компоненты, захватываются цилиндрическими 7, 8 или коническими 9, 10 спиральными элементами и перемещаются в направлении подъема винтовой навивки спиралей. При этом за счет прижатия витков друг к другу в зонах их взаимного перекрытия реализуется эффективный механизм диспергирования и смешивания. Загруженный продукт многократно подвергается сжимающему и истирающему воздействию, последовательно перемещаясь к выгрузочному люку 4, из которого и выходит в виде готового для последующих стадий обработки материала. За счет сил упругости спиралей витки постоянно примыкают друг к другу, что исключает влияние износа на процесс диспергирования. Предлагаемое изобретение может быть использовано для диспергирования и одновременного смешивания жидкотекучих и вязко-пластичных композиций с крупностью исходных кусков продукта до 10-20 мм и твердостью до 5 единиц по школе Мооса. Дисперсный состав частиц в готовом продукте будет характеризоваться содержанием 90-98 частиц менее 100 мкм при работе по открытому циклу и производительностью до 5-20 т/ч. Источники информации 1. А. с. СССР 299259, МПК 302 23/00, 1971. 2. Сиваченко Л.А., Шуляк В.А., Бочков С.Л. Поставьте пружину и все развалится. Наука и жизнь, 1992 -4. - С. 46-48. 3 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4