Смесители с перемешивающими устройствами

Для интенсификации процесса смешения в барабанных смесителях с горизонтальной осью устанавливают вращающиеся устройства. В зависимости от типа движения материала различают машины со сдвиговым (проталкивающим) и баллистическим (центробежным) характером действия.

С увеличением скорости внутреннего перемешивающего устройства возрастает подводимая энергия и улучшается измельчение смешиваемых частиц.

Механические смесители перемешивают преимущественно твердые вещества с твердыми, а также используются для приготовления вязких композиций (препреги и пластизоли).

В смесителях сдвигового типа перемешивающие устройства имеют низкие окружные скорости — до 2 м/с, а удельные энергозатраты для них составляют 3—10 кВт-ч/м³. Камеры смесителей сдвигового типа имеют цилиндрическую, коническую или корытообразную форму. Вал смесителя и камера могут находиться в вертикальном, горизонтальном и наклонном положении (чаще всего — в горизонтальном). Строят однои двухвальные системы, с простым или планетарным приводом. В классических смесителях рабочим органом является червяк или червячная лента. Наибольшее распространение получили ленточные смесители. Перемешивающее устройство ленточных смесителей — спиральная лента (рис. 5.5), состоящая из изогнутых отрезков полосовой стали, наружный контур которых определяется размерами камеры. В середине они могут быть разделены и иметь различную закрутку, чтобы перемещать смешиваемый материал от стенки камеры к середине с последующим удалением.

Рис. 5.5. Спирали ленточных смесителей.

Часто на том же валу устанавливают вторую спираль меньшего размера с противоположным направлением закрутки. В этом случае наружная лента проталкивает материал в одну сторону, а внутренняя — в другую.

Ленточный смеситель (рис. 5.6) [2] представляет собой цилиндрический барабан 1, установленный на опорах 7 и станине 6.

Рис. 5.6. Барабанный смеситель с ленточной мешалкой:

1 — барабан; 2 — ротор; 3 — редуктор; 4 — клиноременная передача; 5 — электродвигатель; 6 — станина; А и Б — люки для загрузки и выгрузки смеси; В — технологический люк Внутри барабана 1 расположено перемешивающее устройство (ротор) 2, на валу которого закреплены два ряда спиральных металлических лент. Наружные ленты перемещают материал в центральную часть барабана, а внутренние — к торцовым стенкам.

Привод ротора состоит из электродвигателя 5, клиноременной передачи 4 и редуктора 3. Для загрузки и выгрузки смеси предназначены люки, А и Б. В смесителе предусмотрен также технологический люк В, который можно использовать для введения жидких добавок.

Ленточные смесители имеют вместимость рабочих резервуаров от 0,3 до 70 м³, время рабочего цикла для них составляет до 10 мин.

В вертикальных низкоинтенсивных смесителях в качестве перемешивающего устройства используют вращающийся шнек. К смесителям этого типа относятся конические червячные смесители, которые предназначены для смешения твердых веществ с твердыми, а также для приготовления паст. Шнек смесителя может иметь как центральный, так и планетарный привод. В последнем случае шнек вращается вокруг собственной оси и в то же время движется вдоль стенок конического резервуара. Планетарные смесители применяются в производствах, где нет необходимости часто производить очистку корпуса преимущественно для смешения увлажненных материалов.

В шнековом планетарном смесителе (рис. 5.7) шнек 1 вращается вокруг своей оси и одновременно вокруг оси 2 конического корпуса 3. При этом смешиваемый материал поднимается вверх, а затем падает под действием силы тяжести.

Рис. 5.7. Схема шнекового планетарного смесителя:

1 — корпус; 2 — шнек; 3 — ось вращения шнека Планетарный шнековый смеситель обеспечивает хорошее смешивание при незначительном расходе энергии. В нем можно смешивать вещества, имеющие различную плотность и размеры зерен. Планетарный шнековый смеситель может быть комбинированным, состоящим из двух смесителей, корпусы которых частично перекрывают один другой.

В некоторых конструкциях для увеличения производительности в одном резервуаре монтируется два шнека под углом 180° или используют два конических резервуара с перекрытием в верхней части (см. рис. 5.7), в каждом из которых установлен шнек с индивидуальным приводом.

Цикл смешения в конических червячных смесителях составляет 3—4 мин, а объем рабочей камеры от 0,3 до 40 м³.

Смесители баллистического или центробежного действия (рис. 5.8) [3] используют в качестве перемешивающего устройства лопасти типа плунжерного лемеха (рис. 5.9), гребного винта или лопаток, укрепленных на центральном валу в цилиндрической или корытообразной смесительной камере преимущественно горизонтального расположения.

Рис. 5.8. Плужный лемехосмеситель.

Рис. 5.9. Лопатка и ножевая головка плужного лемеха.

Такие смесители могут работать как в периодическом, так и в непрерывном режимах, выполняя смешение гранулированных или порошкообразных полимерных материалов с твердыми наполнителями и добавками твердых веществ и жидкостей, высоковязких реактопластов с наполнителями. Промышленные модели смесителей этого вида имеют вместимость смесительного резервуара до 30 000 л.

Смеситель (рис. 5.10) представляет собой горизонтальный цилиндрический резервуар 4, установленный на двух стойках 2.

Рис. 5.10. Схема смесителя с лемехообразной мешалкой:

• 1 — мешалка; 2 — стойки; 3 — ножевые головки для разрушения комков;
• 4 — корпус; 5 — редуктор; б — электродвигатель; 7 — привод ножевой головки;

А, Б и В — люки для загрузки и выгрузки смеси В сосуде смонтированы ротор с лемехообразными мешками 1 и две ножевые головки 3, приводимые во вращение специальными двигателями 7. Ножевые головки предназначены для разрушения комков материала. Мешалка 1 приводится от электродвигателя 6, через понижающий редуктор 5. Смесь загружается через люк А, готовая масса выгружается через люк Б. Для подачи жидких компонентов предусмотрены штуцера Г и В; люк Д предназначен для контроля за состоянием внутренней поверхности барабана и мешалки.

Смесители с перемешивающими устройствами являются смесителями периодического действия, однако при соответствующей модернизации могут работать как смесители непрерывного действия (рис. 5.11 и 5.12).

Рис. 5.11. Схема шнекового смесителя непрерывного действия.

Рис. 5.12. Схема универсального шнекового смесителя непрерывного действия:

• 1 — привод; 2 — вал ротора; 3 — шнековое устройство; 4 — корпус смесителя;
• 5 — воронка для загрузки; 6 — люк для выгрузки; 7 — стойки

Смесители центробежного действия работают при скорости вращения рабочих органов 2—12 м/с. Степень заполнения рабочей камеры — 70—80%, а удельные энергозатраты составляют 15—20 кВт-ч/м³.