CC BY
6УДК 677.057.443:66.047.75
Н.В. Усманов, К.В. Дагаев РАЗРАБОТКА СКОРОСТНОГО СМЕСИТЕЛЯ ДЛЯ СУХИХ СЫПУЧИХ СМЕСЕЙ
В работе рассмотрены проблемы применения производственных скоростных смесителей сухих сыпучих смесей, выявлены их недостатки, обозначены задачи для их модернизации, приведшие к разработке универсального воздушно-гравитационного скоростного смесителя.
Ключевые слова: скоростной смеситель сухих сыпучих смесей универсальный воздушно-гравитационный скоростной смеситель, дробление, кинетическая энергия, сухие смеси, электропривод.
Анализ рынка смесителей сухих сыпучих смесей и их технологических характеристик показал, что применение смесителей на производстве имеет ряд недостатков, которые необходимо исключить.
Изучение данного аспекта, с целью поиска возможности по повышению эффективности применения смесителей сухих сыпучих смесей в различных сферах производственной деятельности, позволило поставить ряд задач:
•Для смесителей сухих сыпучих смесей необходимо уменьшить потребление электроэнергии;
•Для увеличения производительности данного типа оборудования необходимо сделать его режим работы непрерывным;
•Для облегчения его установки и эксплуатации необходимо сделать его открытым и легким и учесть его габариты;
•Необходимо учесть и тот фактор, что смеситель должен быть ремонтопригодным;
•Качество смешивания должно быть на уровне возможности конкуренции с действующими смесителями или лучше;
•Масса данного оборудования должна быть такой, чтобы устройство было мобильным.
Обозначенные задачи привели к разработке универсального скоростного воздушно -гравитационного смесителя сухих сыпучих смесей.
Конструкция.
Для обеспечения беспрерывного режима работы была выбрана форма смесителя в виде рамы, которая позволяла бы увеличить его пропускную способность, но при этом не уменьшала качество смешивания.
Габариты смесителя подбирались с целью получения максимальных показателей производительности, пропускной способности и наименьших потерь при смешивании. На выбор габаритов повлияло и то, что предполагаемое место установки данного смесителя должно находиться сразу после ленточных конвейеров линий сухих сыпучих материалов с добавлением компонентов смеси, а самая распространенная ширина ленточного конвейера равна 500-700 мм. На рис. 1 показано, как к раме смесителя с помощью подшипников крепятся два вала, которые приводятся в действие электроприводами, закрепленными на концах валов. Для увеличения качества смешивания на валах расположены спирали Архимеда.
Принцип работы данного устройства очень прост. Валы приводятся в действие с помощью расположенных на концах валов электроприводов мощностью 4-7,5 кВт. Они необходимы для поддержания рабочих оборотов валов смесителя равных 1500 об/мин. Так как, обороты рабочих органов очень велики, материал, поступающий в смеситель при столкновении с валом, приобретает большую кинетическую энергию, а спираль Архимеда с утолщенными концами придает частицам материала еще большую кинетическую энергию. На рис. 2 показан механизм процесса смешивания сухих смесей в скоростном воздушно-гравитационном смесителе.
Процесс смешивания заключен в том, что, получив большое значение кинетической энергии от рабочих органов, частицы веществ отскакивают от вала со спиралью и в воздушном пространстве соударяются друг с другом. Тем самым, они смешиваются на межзерновом уровне, проникая в поры друг друга или же разбивая большие частицы вещества на более мелкие. Это способствует тому, что данное устройство может работать не только с мелкими фракциями, но и использовать в своем запасе возможностей смешения более крупных фракций.
© Усманов Н.В., Дагаев К.В., 2016.
ISSN 2223-4047
Вестник магистратуры. 2016. № 12-5(63)
Рис. 1. Схема универсального воздушно-гравитационного скоростного смесителя сухих смесей в сборке
(без спиралей Архимеда)
Рис. 2. Процесс смешивания сухих смесей в скоростном воздушно-гравитационном смесителе
Результаты разработки универсального воздушно-гравитационного скоростного смесителя.
Перемешивание компонентов в универсальном смесителе происходит воздушно-гравитационным путем, в нисходящем потоке сыпучих материалов, воздушной среде, при очень больших оборотах вала рабочего органа (1500 об/мин). Благодаря этому достигаются одновременно следующие очень важные эксплуатационные параметры;
•Высокая степень перемешивания и гомогенизации смеси сыпучих материалов в межзерновом уровне по сравнению с другими;
•Работа в непрерывном потоке;
•Дробление крупных включений до размеров основной массы. Дробление достигается благодаря тому, что крупные частицы, попадая в рабочий орган, работающий на высоких оборотах, приобретают высокую кинетическую энергию и отбрасываются вверх. Таким образом, они находятся в камере до уменьшения их размеров, сопоставимых с основной массой перемешиваемого материала;
•Малые габариты и вес смесителя, что немаловажно при реконструкции производств, строительных материалов, стесненными производственными пространствами.
•Малые удельные нормы расхода электроэнергии. Суммарная установленная мощность электродвигателей составляют не более 8-15 кВт при производительности 50-120 тн/час.
•Поверхность рабочего инструмента работает только на удар;
•Рабочим инструментом является сам перемешиваемый, дробимый материал за счет соударения между частицами с высокой кинетической энергией. При этом только около 20% материала соприкасается с рабочим инструментом, оставшаяся масса материала перемешивается, дробится за счет соударения частиц с высокой кинетической энергией. При этом происходит перемешивание материала на межзерновом уровне.
•Заменяя тип рабочего органа можно смеситель использовать для однородного, глубокого гомогенного перемешивания различных материалов. Например:
- силикатного кирпича, в т.ч. в производстве цветного силикатного кирпича;
- газосиликатобетона (ГСБ), ячеистого бетона;
- бетонных, железобетонных изделий, строительных растворов;
- сухих строительных смесей и др. Это обусловливает применение универсального воздушно -гравитационного скоростного смесителя в производстве цемента; гипсовом производстве и изготовлении изделий из гипса; пищевом, нефтехимическом и др.
•Оперативный ремонт. Рабочий орган смесителя можно заменить в течение 20-40 мин, что важно для работы не прерывных технологических процессов. Не требуется замена быстроизнашиваемых деталей. Так на одном из ЗСК смеситель проработал более 4-х лет без замены рабочих органов.
Однако, условия эксплуатации данного смесителя имеет ряд условий. При монтаже скоростного смесителя необходимо синхронизировать работы ленточных конвейеров скоростного смесителя. При остановке нижнего ленточного транспортера должен отключаться электродвигатель скоростного смесителя. Это обусловлено тем, что, при расположении смесителя в пересыпном узле между 2-мя транспортерными лентами и при остановке нижней ленты рабочее пространство смесителя быстро заполняется и создает нагрузку электроприводу, превышая ее паспортные данные по нагрузке в несколько раз. Это может привести к перегреву и сгоранию электродвигателя, если не срабатывает тепловая или токовая защита.
Библиографический список
1. ГОСТ 31376-2008.Смеси сухие строительные на гипсовом вяжущем. Методы испытаний. Введ.2010-07-01
2. ГОСТ31356-2007 Смеси сухие строительные на цементном вязущем. Методы испытаний. Введ.2009.-01.-01
3. Оборудование для переработки сыпучих материалов / В.Я. Борщев, Ю.И. Гусев, М.А. Промтов, А.С. Тимонин. М.: Издательство Машиностроение-1, 2006. 208 с.
4. Першин В.Ф., Однолько В.Г., Першина С.В. Переработка сыпучих материалов в машинах барабанного типа. М.: Машиностроение, 2009. 220 с.
5. EURASIA GROUP Профессиональный импорт оборудования [Электронный ресурс]. Режим доступа: http: //www. eurasia-group. ru
УСМАНОВ НАСИМ ВАЛИЕВИЧ - инженер-химик ООО НИПИ «Технополис», Россия.
ДАГАЕВ КИРИЛЛ ВИКТОРОВИЧ - магистрант, Казанский государственный энергетический университет
