Змішувач шнековий

Реферат: Винахід призначено для застосування в хімічній, харчовій промисловості при виробництві будівельних матеріалів та інших галузях. Змішувач шнековий включає корпус, змішувальний пристрій, завантажувальний та вивантажувальний пристрої. Згідно з винаходом, змішувальний пристрій виконано у вигляді трьох спіральних шнеків, які обертаються в одному напрямку, причому бокові шнеки мають більший крок спіральної поверхні, ніж центральний, і робоча зона цих шнеків має на один крок менше, ніж центральний шнек, і зв'язані залежностями p2 = k•p1; k = z1/(z1-l), де р1, р2 - кроки спіралей відповідно центрального і бокових шнеків; z1 - кількість кроків р1 в робочій зоні центрального шнека, а спіральні поверхні бокових шнеків мають сегментні пази, ширина яких збільшуються від периферії спіральної поверхні до її центра. Таке конструктивне виконання шнекового змішувача дозволить спростити конструкцію пристрою, суттєво підвищити якість процесу змішування та розширити технологічні можливості пристрою можливістю змішування сипкої, пастоподібної і іншої продукції. UA 108121 C2 (12) UA 108121 C2 UA 108121 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Винахід призначено для застосування в хімічній, харчовій промисловості при виробництві будівельних матеріалів та інших галузях. Відомий пристрій для змішування сипких матеріалів (Патент RU № 2326025С1, кл. В65В1/00, В01 F3/18, 2008, Бюл. №16), який складається з дозатора, пристрою вивантаження, корпуса, привода, вала з дисками і відбійником. Недоліком такого пристрою є невелика якість процесу змішування та обмеженість використання лише для сипких матеріалів. Місильний пристрій та спосіб приготування макаронних виробів (Патент України UA №13212 С1, кл. А21С1/06, A23L1/16, 1997, Бюл. №1) взятий по більшості ознак, що співпадають, за прототип. Пристрій складається з корпуса, завантажувального і вивантажувального пристроїв, робочих органів, які складаються з місильних шнеків і ріжучих елементів. Недоліками такого пристрою є: - складність конструкції; обмеженість технологічних можливостей, а саме неможливість змішування сипких матеріалів; - низька якість процесу змішування. В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення змішувача шляхом встановлення змішувальних шнеків з різним кроком спіральних поверхонь і вдосконалення їх змішувальних поверхонь. Змішувач шнековий включає корпус, змішувальний пристрій, завантажувальний та вивантажувальний пристрої. Згідно з винаходом змішувальний пристрій виконано у вигляді трьох спіральних шнеків, які обертаються в одному напрямку, причому бокові шнеки мають більший крок спіральної поверхні ніж центральний і робоча зона цього шнека має на один крок менше ніж бокових шнеків і зв'язані залежностями p2 = k•p1; k = z1/(z1-1) де р1, р2 - кроки спіралей відповідно центрального і бокових шнеків; z1 - кількість кроків р1 - в робочій зоні центрального шнека, а спіральні поверхні бокових шнеків мають сегментні пази, ширина яких збільшуються від периферії спіральної поверхні до її центра. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками та очікуваним результатом полягає в наступному. Конструкцією передбачено виконання змішувального пристрою у вигляді спіральних шнеків, які обертаються в одному напрямку і бокові шнеки мають більший крок спіральної поверхні, ніж центральний, і робоча зона цих шнеків має на один крок менше, ніж центральний шнек. При цьому кроки шнеків зв'язані залежностями р2=kр1 і k=z1/(z1-1), де pl, p2 - кроки спіралей відповідно центрального і бокових шнеків; z1 - кількість кроків р1 в робочій зоні центрального шнека, то можна стверджувати що об'єм продукту, який розміщується між двома сусідніми спіральними поверхнями центрального і бокових шнеків буде зменшуватися від Vпочатковий=max до Vкінцевий=min, по всій довжині змішувача. Виконання спіральних поверхонь бокових шнеків з сегментними пазами, ширина яких збільшується від периферії спіральної поверхні до її центра, забезпечить видавлювання більшої кількості суміші центральним шнеком через більш широкі сегментні пази бокових шнеків, тобто ближче до його осі. Відповідно, крізь сегментні пази меншої ширини буде видавлюватися менша кількість суміші. Таке конструктивне виконання ліквідує застій у зоні змішувача біля осі бокових шнеків, тобто буде сприяє більш інтенсивному перемішуванню і однорідності складу суміші, яка готується. Співавторами винаходу Волчком A.I. і Скримською Л.В. було здійснено доповідь на 79-й науковій конференції молодих вчених, Київ, НУХТ, 2013, щодо досліджень процесу змішування змішувачем, параметри якого зв’язані вказаними залежностями. Розрахунки числових значень параметрів змішувача при різних значеннях p1 та р2 наведені в таблиці. z1 k p1 р2 55 2 2 40 80 3 1,5 40 60 4 1,33.. 39,85 53 5 1,25 40 50 6 1,2 40 48 7 1,166.. 40,05 46,7 8 1,1429 39,99 45,7 9 1,125 40 45 10 1,11 40 44,4 11 1,1 40 44 Як видно з результатів, наведених в таблиці, різним значенням р1 та р2 відповідають різні значення k і, найголовніше, z1, так як при перевищенні максимально допустимого значення z1 буде відбуватися явище заклинювання шнеків. Наприклад, при р1=40, р2=50, k=1,25, максимально можлива кількість кроків z1=5. При р1=40, р2=45, k=1,125, відповідно z1=9. Тобто 1 UA 108121 C2 5 10 15 20 25 30 в першому випадку максимальна довжина змішувача буде L=z1*р1=5*40=200 мм, в другому випадку - L=z1*р1=9*40=360 мм. Об'єм продукту, який розміщується між двома сусідніми спіральними поверхнями шнеків з вказаними параметрами, буде зменшуватися від Vпочатковий=max до Vкінцевий=min, по всій довжині змішувача і за рахунок видавлювання надлишкової частини цього об’єму буде здійснюватись додаткове перемішування компонентів цього продукту. На фіг. 1 зображено змішувач, вид спереду. На фіг.2 зображено переріз по А-А. На фіг.3 зображено переріз по Б-Б. На фіг.4 зображено переріз по В-В. Змішувач складається з корпуса 1, завантажувального 2 та вивантажувального З пристроїв. Змішувальний пристрій виконано з спіральних центрального 4 та бокових 5 шнеків. Бокові шнеки 5 мають сегментні пази 6 ширина яких збільшується від периферії спіральної поверхні до її центра. Змішувач працює наступним чином. Матеріали, які потрібно змішувати, надходять в корпус 1 змішувача через завантажувальний пристрій 2. Потім ці матеріали переміщуються шнеками 4 та 5 до вивантажувального пристрою 3. За рахунок того, що крок р1 спіральної поверхні центрального шнека 4 менше ніж крок р2 спіральної поверхні бокових шнеків 5, то робочий об'єм матеріалу між робочими поверхнями цих шнеків по всій довжині пристрою зменшується, матеріал видавлюється і додатково перемішується. Таке конструктивне виконання шнекового змішувача дозволить спростити конструкцію пристрою, суттєво підвищити якість процесу змішування та розширити технологічні можливості пристрою можливістю змішування сипкої, пастоподібної і іншої продукції. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Змішувач шнековий, що включає корпус, змішувальний пристрій, завантажувальний та вивантажувальний пристрої, який відрізняється тим, що змішувальний пристрій виконано у вигляді трьох спіральних шнеків, які обертаються в одному напрямку, причому бокові шнеки мають більший крок спіральної поверхні, ніж центральний, і робоча зона цих шнеків має на один крок менше, ніж центральний шнек, і зв'язані залежностями p2 = k•p1; k = z1/(z1-l), де р1, р2 - кроки спіралей відповідно центрального і бокових шнеків; z1 - кількість кроків р1 в робочій зоні центрального шнека, а спіральні поверхні бокових шнеків мають сегментні пази, ширина яких збільшуються від периферії спіральної поверхні до її центра. 2 UA 108121 C2 3 UA 108121 C2 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4