Вібраційний змішувач

1 Вібраційний змішувач, що містить встановлений за допомогою амортизаторів на станині і обладнаний віброзбуджувачем корпус із обертовими лопатевими валами, який відрізняється тим, що корпус виконаний тороподібним і встановлений на станині за допомогою рівномірно розміщених по колу пружин, а віброзбуджувачем є вертикальний вал із розміщеними на його кінцях верхніми та нижніми парами дебалансних ванта жів, при цьому пари дебалансних вантажів розгорнуті одна відносно одної таким чином, що між площинами, які проходять через їх центри мас і вісь вертикального вала, утворений кут розгортання, що становить 30-150°, а лопатеві вали встановлені вертикально 2 Вібраційний змішувач за п 1, який відрізняється тим, що лопатеві вали за допомогою ПІДШИПНИКІВ встановлені на СПІВВІСНІЙ із корпусом і незалежній від нього ПІДВІСЦІ, яка складається із Винахід відноситься до техніки змішування сипучих матеріалів і може бути використаним у сільськогосподарському виробництві, харчовій, будівельній, ХІМІЧНІЙ, гірничорудній та інших галузях промисловості Відомий вібраційний змішувач для сипучих матеріалів із одночасним застосуванням вібрації та механічного змішування (А С СРСР №406560 М кл B01F11/00, 1973, Бюл №46), у якому корпус, що встановлений за допомогою амортизаторів на станині, разом із обертовим порожнинним лопатевим валом здійснює кругові коливання у площині яка перпендикулярна до повздовжньої осі змішувача Недоліками цього змішувача є низька ефективність процесу змішування, складність конструкції та низька надійність ущільнень підшипникових вузлів лопатевого валу, які працюють у сипучому середовищі в умовах вібрації рів на станині і обладнаний віброзбуджувачем, корпус, із обертовим лопатевим валом на кінцях якого встановлені механізми вільного ходу до ведучих ланок яких жорстко приєднані підпружинені маятники із вантажами Недоліками цього змішувача є також низька ефективність процесу змішування, складність конструкції та низька надійність, за даних умов роботи, механізмів вільного ходу, оскільки вони розраховані на роботу при значно меншій частоті спрацювань ніж робоча частота коливань віброзмішувача, а гарантований термін їх роботи, за даних умов, дуже малий В основу винаходу поставлено задачу у вібраційному змішувачі, шляхом виконання корпусу тороподібним, а віброзбуджувача у вигляді вертикального валу із розміщеними на його кінцях верхніми та нижніми парами дебалансних вантажів і встановлення лопатевих валів, за допомогою Найбільш близьким до заявленого за технічною суттю є вібраційний змішувач (Патент України №23682 А, М кл BF01F11/00, 1998, Бюл №4), що містить, встановлений за допомогою амортизато ПІДШИПНИКІВ вертикально на СПІВВІСНІЙ ІЗ корпусом і встановленого за допомогою ПІДШИПНИКІВ на ста нині вертикального вала з водилом, на якому рівномірно по колу розміщені вертикальні лопатеві вали, до верхніх КІНЦІВ ЯКИХ прикріплені привідні шківи, які за допомогою пасових передач зв'язані з центральним нерухомим шківом, при цьому останній встановлений СПІВВІСНО з вертикальним валом ПІДВІСКИ, а вертикальні лопатеві вали рівномірно розміщені по колу, яке має радіус, рівний радіусу кільцевої осі тороподібного корпуса вібраційного змішувача незалежній від нього ПІДВІСЦІ, та з'єднання верхніх КІНЦІВ вертикальних лопатевих валів, за допомогою пасових передач центральним нерухомим О (О (О (О 61166 шківом, забезпечити планетарний рух вертикальних лопатевих валів із зустрічним для суміжних валів напрямком власного обертання, а також підвищити надійність роботи ущільнень підшипникових вузів лопатевих валів, шляхом виведення їх за межі змішуваного сипучого середовища Поставлена задача досягається тим, що у вібраційному змішувачі, що містить встановлений за допомогою амортизаторів на станині і обладнаний віброзбуджувачем, корпус, із обертовими лопатевими валами, корпус виконаний тороподібним і встановлений на станині за допомогою рівномірно розміщених по колу пружин, а віброзбуджувач являє собою вертикальний вал із розміщеними на його кінцях верхніми та нижніми парами дебалансних вантажів, які розвернуті одна відносно одної таким чином, що між площинами які проходять через їх центри мас і вісь вертикального валу утворений кут розвороту у 30-150°, причому лопатеві вали встановлені вертикально на СПІВВІСНІЙ із корпусом і незалежній від нього ПІДВІСЦІ, яка складається із встановленого на станині вертикального вала із водилом, на якому рівномірно по колу розміщені вертикальні лопатеві вали, до верхніх КІНЦІВ яких прикріплені привідні шківи, що за допомогою пасових передач зв'язані із центральним нерухомим шківом, а вертикальні лопатеві вали рівномірно розміщені по колу, яке має радіус рівний радіусу кільцевої осі тороподібного корпусу При обертанні вертикального вала віброзбуджувача із парами дебалансних вантажів виникає система двох взаємно нерухомих обертових відцентрових сил, під дією яких, корпус починає здійснювати складні просторові коливання, які можна розглядати як суму двох коливань поступальних коливань центру мас корпусу по горизонтальній круговій траєкторії та кутових коливань корпусу навколо власного центру мас При цьому кожна точка внутрішньої поверхні корпусу коливається по траєкторії яка має форму нахиленого під певним кутом до горизонтальної площини еліпсу Причому, точки поверхонь корпусу, які лежать на концентричному із віссю вертикального вала колі, здійснюють ці коливання із зсувом фаз одна відносно одної Такі коливання точок поверхонь корпусу можна розглядати як розповсюдження вздовж кільцевої осі корпусу квазіхвиль, що призводить до псевдозрідження сипучого середовища та його інтенсивного вібротранспортування вздовж корпусу і перемішування Під дією напору сипучого середовища вертикальні лопатеві вали переміщаються вздовж кільцевої осі тороподібного корпусу, а отже навколо центрального нерухомого шківа, а оскільки лопатеві вали за допомогою пасових передач зв'язані із цим шківом, то це призводитиме до обертання лопатевих валів навколо власних осей При цьому вертикальні лопатеві вали здійснюють планетарний рух із зустрічним для суміжних валів напрямком власного обертання Коливний рух тороподібного корпуса та провертання лопатевих валів у даному вібраційному змішувачі здійснюється від одного привідного електродвигуна, що значно здешевлює та спрощує його конструкцію, при одночасному покращенні якості змішування завдяки використанню корпусу тороподібної форми При цьому також підвищується надійність роботи ущільнень підшипникових вузів лопатевих валів, оскільки вони встановлені на водилі і не контактують із змішуваним сипучим середовищем Змінюючи масу пар дебалансних вантажів, їх ексцентриситет та кут взаємного розвороту, можна плавно, у широких межах, регулювати складові траєкторії коливань корпусу змішувача і точок його поверхні, а отже регулювати швидкість вібротранспортування сипучого середовища та величину створюваного ним динамічного напору Конструктивна схема вібраційного змішувача зображена на фіг Вібраційний змішувач складається із станини 1, на якій за допомогою пружних елементів 2 установлюються тороподібний корпус З з електромеханічним приводом і відцентровим віброзбуджувачем 4, заповнений змішуваним сипучим середовищем 5 Віброзбуджувач 4 приводиться у рух від електродвигуна (на фіг не показаний) і являє собою вертикальний вал із встановленими на його кінцях парами дебалансних вантажів, які можна провертати навколо валу і фіксувати їх положення стяжними болтами Кут а між площинами, що проходять через центри мас пар дебалансних вантажів та вісь вертикального привідного валу є кутом розвороту дебалансних вантажів На певній відстані від рами 1 встановлюється вертикальна стійка 6 із прикріпленими до неї пневмоциліндром 7, напрямними 8 та шарнірною 9 втулкою На штоку пневмоциліндра 7, за допомогою упорного підшипника, установлена пальцева хрестовина 10, що у свою чергу жорстко кріпиться до штанги 11, на верхньому КІНЦІ останньої жорстко встановлена траверса 12, на КІНЦІ якої знаходиться підвіска для вертикальних лопатевих валів Підвіска встановлюються на траверсі 12 СПІВВІСНО з вертикальною віссю тороподібного корпуса 3, за допомогою центрального шарніра 13 з вертикальною віссю 14 Крім того, до кінця траверси 12 за допомогою кронштейнів 15, кріпиться центральний нерухомий багатопасовий шків 16 і шумопоглинальний ковпак 17, установлювані з зазором СПІВВІСНО з центральним шарніром 13 і вертикальною віссю 14 До нижнього кінця останньої, жорстко кріпиться водило 18, із установленими на ньому, за допомогою вертикальних шарнірів 19, вертикальними лопатевими'валами 20, що рівномірно розміщені по колу, яке має радіус рівний радіусу кільцевої осі тороподібного корпусу вібраційного змішувача До верхніх КІНЦІВ вертикальних лопатевих валів 20 кріпляться приводні шківи 21, зв'язані з центральним шківом 16 за допомогою пасів 22, а до нижніх - лопатки 23 Змішувач працює наступним чином При включенні віброприводу, генеруються складні просторові коливання тороподібного корпусу 3, які можна розглядати як суму двох коливань поступальних коливань його центру мас по горизонтальній круговій траєкторії та кутових коливань навколо центру мас При цьому кожна точка робочої поверхні тороподібного корпуса 3 коливається по траєкторії, яка має форму нахиленого під певним кутом до горизонтальної площини еліпсу Причому, точки поверхні тороподібного корпуса 3, які лежать на концентричному із віссю вертикального привідного вала 4 колі, здійснюють ці коливання із зсувом фаз одна відносно одної Такі коливання точок повер 61166 хоньтороподібного корпуса 3 можна розглядати як розповсюдження вздовж його кільцевої осі квазіхвилі, яка складаються із біжучих повздовжньої і поперечної квазіхвиль, що зсунуті одна відносно одної на 90° Причому, хвилеві фронти обох квазіхвиль мають форму площин, яка проходить через вісь вертикального привідного валу 4, а довжина квазіхвиль рівна довжині концентричного із віссю цього валу кола, вздовж якого вона розповсюджується Такі коливання точок поверхонь тороподібного корпуса 3, призводять до інтенсивного перемішування і вібротранспортування сипучого матеріалу 5 вздовж кільцевої осі тороіда і навколо неї Напрям вібротранспортування шару сипучого матеріалу не залежить від напрямку обертання вертикального привідного валу 4 і завжди здійснюється у напрямку підрахунку кута розвороту дебалансних вантажів, а від нижньої пари дебалансних вантажів до верхньої за умови, що цей кут не більший а K P C S K ( V C P " V K ) де ц/к - коефіцієнт форми лопатевого валу (лобового опору), рс - густина середовища, SK - перпендикулярна до потоку площа найбільшого поперечного перерізу лопатевого валу (Миделевий перетин лопатевого валу), VCP - швидкість циркуляційного руху сипучого середовища, VK - швидкість переміщення лопатевого валу Під ВПЛИВОМ ЦІЄЇ СИЛИ вертикальні лопатеві вали починають здійснювати рух уздовж кільцевої осі тороіда, що викликає обертання водила навколо його вертикальної осі під впливом обертового моменту І_в рівного d, L де пш - КІЛЬКІСТЬ лопатевих валів, de - діаметр кола по якому розміщені лопатеві вали на водилі Лопатеві вали зв'язані за допомогою приводних ШКІВІВ 21 і пасів 22 з центральним нерухомим багатопасовим шківом 16 і рухаються під напором циркулярного руху сипучого середовища 5, навколо нього, що приводить до обертання лопатевих валів 20 навколо своїх вертикальних осей з кутовою швидкістю аш рівню де совд - кутова швидкість обертання водила, що рівна a>Bfl=2vK/dB, in - передавальне число пасової передачі, що рівне in=d u /d n , де сіц - діаметр центрального шківа, dn - діаметр приводного шківа Обертання лопатевих валів можливе при до триманні рівності 1_в=ПшЦи1п/г1п де І_ш - момент опору обертанню лопатевого валу, тіп - коефіцієнт корисної дії пасової передачі Для збільшення обертового моменту на водилі 18, у змішувачі передбачена можливість встановлення вертикальних вітрильних пластин, що кріпляться до водила 18 і занурюються в сипуче середовище 5, з метою збільшення обертового моменту на водилі, на величину моменту від сил лобового опору вищевказаних пластин У процесі віброобробки лопатеві вали обертаються навколо власних вертикальних осей 20 і одночасно з водилом навколо центральної осі 14, тобто здійснюють планетарний рух Одночасно, такий же рух роблять і прикріплені до них лопатки 23 У процесі роботи лопатки постійно провертаються і сприяють кращому перемішуванню сипучого середовища, чим забезпечується висока продуктивність і якість змішування Після закінчення циклу роботи відкривається вивантажувальний люк (на фіг не показаний) у нижній частині тоооподібного корпуса З і сипуче середовище під дією вібрації "витікає" із корпуса 3 Для завантаження нової порції сипучого середовища необхідно включити пневмоциліндр 7 і його шток підніме пальцеву хрестовину 10, штангу 11 і траверсу 12, при цьому ПІДВІСКИ разом з лопатевими валами витягаються з корпусів Після завантаження нової порції сипучого середовища пневмоциліндр 7 виключається і траверса 12 разом зі штангою 11 і підвісками з лопатевими валами 23 починає опускатися під дією власної ваги У процесі опускання пальцева хрестовина 10 набігає на скошену ділянку напрямних 8 і забезпечує опускання водил 18 та ПІДВІСОК разом з лопатевими валами 23 строго уздовж вертикальних осей тороподібних корпусів 3 При цьому лопатки занурюються у сипуче середовище і починається процес змішування Коливний рух тороподібного корпуса та провертання лопатевих валів у даному вібраційному змішувачі здійснюється від одного привідного електродвигуна, що значно здешевлює та спрощує його конструкцію, при одночасному покращенні якості змішування завдяки використанню корпуса тороподібної форми При цьому також підвищується надійність роботи ущільнень підшипникових вузів лопатевих валів, оскільки вони встановлені на водилі і не контактують із змішуваним сипучим середовищем Шляхом зміни маси пар дебалансних вантажів на привідному валу та їх ексцентриситету, при провертанні дебалансних вантажів один відносно одного у кожній парі, та кут взаємного розвороту пар дебалансних вантажів а, можна плавно, у широких межах, регулювати складові траєкторії коливань тороподібних корпусів 3 і точок їх поверхонь При цьому, буде змінюватись інтенсивність циркуляційного руху сипучого матеріалу а отже ефективність його змішування Кут взаємного розвороту пар дебалансних вантажів а повинен знаходитись у межах 30-150°, оскільки при інших його значеннях не відбуватиметься ефективного вібротранспортування сипучого матеріалу 61166 Комп'ютерна верстка О Воробей Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119