RU2154572C1

RU2154572C1 - Mixer

Info

Publication number: RU2154572C1
Application number: RU99121944A
Authority: RU
Inventors: А.Е. Баталин; С.Д. Белодед; М.З. Гольберг; А.К. Евменов; Т.Д. Жданова; О.В. Харламов; Ф.С. Юнусов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Хозрасчетное научно-производственное объединение "СТАТИК"
Priority date: 1999-10-20
Filing date: 1999-10-20
Publication date: 2000-08-20

Abstract

FIELD: woodworking industry. SUBSTANCE: mixer has body with horizontally installed shaft provided with mixing paddles. The last loading branch pipe has at least one nozzle with coaxial needle. Unloading branch pipe is found behind mixing paddles in direction of material flow. Installed before mixing paddles on shaft is the first cylindrical rotor with paddles uniformly spaced on side surface. The second rotor is made in the form of truncated cone. Both rotors and mixing paddles are insulated from shaft. Mixer is provided with sources of high voltage and compressed air. High-voltage source is connected to needle and compressed air source is connected to nozzle by means of air pipe. Nozzle is installed in loading branch pipe of binding agent. Both branch pipes are tangential to rotors. EFFECT: efficient use of thermoplastic binding agents to obtains stable homogeneous mixtures. 7 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для смешения твердых компонентов, преимущественно наполнителей и связующих, с получением смесей, используемых для приготовления древесно-волокнистых плит и других подобных изделий. The invention relates to equipment for mixing solid components, mainly fillers and binders, to obtain mixtures used for the preparation of wood-fiber boards and other similar products.

Известен смеситель преимущественно для получения смеси наполнителя и связующего, содержащий корпус с горизонтально установленным снабженным смесительными лопастями валом, расположенными по ходу компонентов последовательно перед смесительными лопастями загрузочные для ввода наполнителя и связующего патрубки, последний из которых имеет по крайней мере одно сопло с соосной иглой, а также разгрузочный патрубок, расположенный по ходу компонентов за смесительными лопастями ( авторское свидетельство SU 498182, МПК B 27 N 1/02, 1976). A known mixer is predominantly for producing a mixture of filler and binder, comprising a housing with a shaft horizontally mounted equipped with mixing blades and arranged along the components in series in front of the mixing blades loading for introducing the filler and binder nozzles, the last of which has at least one nozzle with a coaxial needle, and also a discharge pipe located along the components behind the mixing blades (copyright certificate SU 498182, IPC B 27 N 1/02, 1976).

Описанный выше и подобные ему смесители не могут обеспечить гомогенность и устойчивость смеси, так как под действием гравитационных, а также сопровождающих смешение центробежных и аэродинамических сил неизбежно происходит выделение из смеси и концентрация частиц различной массы и объема, т.е. разделение наполнителя и связующего. Это отрицательно сказывается на качестве исходного материала и конечного изделия. The mixers described above and similar ones cannot ensure the homogeneity and stability of the mixture, since under the influence of gravitational and also accompanying the mixing of centrifugal and aerodynamic forces, particles of different mass and volume are inevitably separated from the mixture and concentration, i.e. separation of filler and binder. This adversely affects the quality of the starting material and the final product.

Целью данного изобретения является устранение этого недостатка известных смесителей путем обеспечения высокой равномерности состава смеси по объему при заданном соотношении наполнителя и связующего. The aim of the present invention is to eliminate this disadvantage of known mixers by ensuring high uniformity of the composition of the mixture in volume at a given ratio of filler and binder.

Это достигается тем, что в смесителе преимущественно для получения смеси наполнителя и связующего, содержащем корпус с горизонтально установленным, снабженным смесительными лопастями валом, расположенными по ходу компонентов последовательно перед смесительными лопастями загрузочные для ввода наполнителя и связующего патрубки, последний из которых имеет по крайней мере одно сопло с соосной иглой, а также разгрузочный патрубок, расположенный по ходу компонентов за смесительными лопастями, по ходу компонентов перед смесительными лопастями на валу установлены первый цилиндрический ротор с равномерно расположенными на боковой поверхности лопатками, второй ротор в виде усеченного конуса, причем оба ротора и смесительные лопасти электрически изолированы от вала, смеситель снабжен источником тока высокого напряжения и источником сжатого воздуха, первый из которых подключен к игле, а второй воздушной трубой соединен с соплом, последнее установлено в загрузочном патрубке связующего и оба патрубка расположены тангенциально относительно роторов; на внутренней поверхности корпуса выполнен кольцевой выступ, образующий с поверхностью второго ротора сужающе-расширяющийся канал; в корпусе в зоне смесительных лопастей установлены подключенные к источнику сжатого воздуха сопла с подключенными к источнику тока высокого напряжения иглами; к воздушной трубе подключен источник инертного или малоактивного газа; в разгрузочном патрубке установлены датчик тока и знака заряда смеси и датчик напряженности электрического поля, а к датчикам подключен блок управления, включенный между иглами сопел и источником высокого напряжения, причем блок управления выполнен с возможностью поддержания нулевого заряда смеси путем регулирования величины тока, подаваемого на иглы; поверхности роторов и/или внутренняя поверхность корпуса покрыты полимерным или керамическим материалом; выход разгрузочного патрубка сообщен с циклоном, труба отвода газов последнего сообщена по крайней мере с одним из загрузочных патрубков
На фиг. 1 представлена схема смесителя, являющегося предметом данного изобретения; на фиг. 2, 3, 4 показаны сечения фиг. 1 по A-A, B-B, C-C соответственно.This is achieved by the fact that in the mixer mainly to obtain a mixture of filler and a binder containing a housing with a horizontally installed shaft equipped with mixing blades, located along the components in series in front of the mixing blades, loading for introducing the filler and binder, the last of which has at least one nozzle with a coaxial needle, as well as a discharge nozzle located along the components behind the mixing blades, along the components in front of the mixing blade The first cylindrical rotor with blades evenly spaced on the side surface, the second rotor in the form of a truncated cone, both rotors and mixing blades are electrically isolated from the shaft, the mixer is equipped with a high voltage current source and a compressed air source, the first of which is connected to the needle and the second air pipe is connected to the nozzle, the latter is installed in the binder loading nozzle and both nozzles are located tangentially relative to the rotors; an annular protrusion is made on the inner surface of the housing, forming a narrowing-expanding channel with the surface of the second rotor; nozzles connected to a source of compressed air with needles connected to a source of high voltage current are installed in a housing in the area of the mixing blades; a source of inert or inactive gas is connected to the air pipe; a discharge sensor and a mixture charge sign and an electric field sensor are installed in the discharge port, and a control unit connected between the nozzle needles and a high voltage source is connected to the sensors, and the control unit is configured to maintain a zero charge of the mixture by adjusting the amount of current supplied to the needles ; the surfaces of the rotors and / or the inner surface of the housing are coated with a polymer or ceramic material; the outlet of the discharge pipe is in communication with the cyclone, the exhaust pipe of the latter is connected to at least one of the loading pipes
In FIG. 1 is a schematic illustration of a mixer of the invention; in FIG. 2, 3, 4 show sections of FIG. 1 by AA, BB, CC respectively.

Смеситель содержит корпус 1 с горизонтально установленным, снабженным смесительными лопастями 2 валом 3, расположенными по ходу компонентов последовательно перед смесительными лопастями 2 загрузочные для ввода наполнителя и связующего патрубки 4, 5, последний из которых имеет по крайней мере одно сопло 6 с соосной иглой 7, а также разгрузочный патрубок 8, расположенный по ходу компонентов за смесительными лопастями 2. По ходу компонентов перед смесительными лопастями 2 на валу 3 установлены первый цилиндрический ротор 9 с равномерно расположенными на боковой поверхности лопатками 10, второй ротор 11 в виде усеченного конуса, причем оба ротора и смесительные лопасти электрически изолированы от вала, т.е. выполнены из диэлектрика или установлены на изоляционных втулках. Смеситель снабжен источником тока высокого напряжения 13 и источником сжатого воздуха 14, первый из которых подключен к иглам 7, а второй воздушной трубой 15 соединен с соплами 6. Как показано на фиг. 1, 3, в патрубке 5 связующего установлено два сопла 6. Оба патрубка 4,5 расположены тангенциально относительно роторов 9, 11, как это видно из фиг. 2, 3.На внутренней поверхности корпуса 1 выполнен кольцевой выступ 15, образующий с поверхностью второго ротора 11 сужающе-расширяющийся канал 16.В корпусе 1 в зоне смесительных лопастей 2 установлены подключенные к источнику сжатого воздуха сопла 17 с подключенными к источнику тока высокого напряжения 12 иглами 18. К воздушной трубе 14 подключен источник 19 инертного или малоактивного газа. В разгрузочном патрубке 8 установлен датчик 20 электрического тока и знака заряда смеси и датчик 21 напряженности электрического поля. К датчикам 20, 21 подключен блок управления 22, включенный между иглами 7, 18 сопел 6, 17 и источником 12 высокого напряжения, причем блок управления 22 выполнен с возможностью поддержания нулевого заряда смеси путем регулирования величины электрического тока, подаваемого на иглы 7, 18. Поверхности роторов 9, 11 и/или внутренняя поверхность корпуса 1 покрыты полимерным или керамическим материалом 23. Выход разгрузочного патрубка 8 сообщен с циклоном 24, труба отвода газов последнего сообщена по крайней мере с одним из загрузочных патрубков 4 ,5. Корпус 1 имеет рубашку охлаждения 25, включенную в систему циркуляции охлаждающего агента, например воды. В разгрузочном патрубке 8 установлена заслонка 26 с регулируемым усилием открывания. В патрубке 5 установлен питатель-дозатор 27. Источники 13, 19 подключены к трубе 14 автоматическим двухпозиционным клапаном 28. Коллектор 29 сопел 17 подключен к трубе 14 клапаном 30. The mixer comprises a housing 1 with a horizontally installed shaft equipped with mixing blades 2 and a shaft 3 located in the direction of the components sequentially in front of the mixing blades 2 loading for introducing the filler and connecting nozzles 4, 5, the last of which has at least one nozzle 6 with a coaxial needle 7, and also an unloading pipe 8, located along the components behind the mixing blades 2. In the course of the components, in front of the mixing blades 2, the first cylindrical rotor 9 with uniformly located on the side surface nnym blades 10, the second rotor 11 in the form of a truncated cone, with both the rotor and the mixing blades are electrically insulated from the shaft, i.e. made of dielectric or mounted on insulating sleeves. The mixer is equipped with a high voltage current source 13 and a compressed air source 14, the first of which is connected to the needles 7, and the second air pipe 15 is connected to the nozzles 6. As shown in FIG. 1, 3, two nozzles 6 are installed in the connecting pipe 5 of the binder 6. Both pipes 4.5 are located tangentially relative to the rotors 9, 11, as can be seen from FIG. 2, 3. On the inner surface of the housing 1, an annular protrusion 15 is made, forming a narrowing-expanding channel 16 with the surface of the second rotor 11. In the housing 1, in the zone of the mixing blades 2, nozzles 17 connected to a compressed air source are connected to a high voltage current source 12 the needles 18. A source 19 of inert or inactive gas is connected to the air pipe 14. In the discharge pipe 8, a sensor 20 for electric current and charge sign of the mixture and a sensor 21 for electric field strength are installed. A control unit 22 is connected to the sensors 20, 21 and is connected between the needles 7, 18 of the nozzles 6, 17 and the high voltage source 12, the control unit 22 being configured to maintain a zero charge of the mixture by adjusting the amount of electric current supplied to the needles 7, 18. The surfaces of the rotors 9, 11 and / or the inner surface of the housing 1 are coated with a polymer or ceramic material 23. The outlet of the discharge pipe 8 is in communication with the cyclone 24, the exhaust pipe of the latter is connected to at least one of the loading pipes 4, 5. The housing 1 has a cooling jacket 25 included in the circulation system of a cooling agent, such as water. In the discharge pipe 8, a shutter 26 is installed with an adjustable opening force. A feeder-dispenser 27 is installed in the pipe 5. Sources 13, 19 are connected to the pipe 14 by an automatic on-off valve 28. The collector 29 of the nozzles 17 is connected to the pipe 14 by the valve 30.

Смеситель работает следующим образом. The mixer operates as follows.

Через загрузочные патрубки 4, 5 в корпус 1 смесителя поступают в точно дозированном соотношении наполнитель (например, соответствующим образом обработанные древесные опилки) и связующее (например, порошок термопластичного материала). Опилки, попадая на поверхность ротора 9, вращающегося с частотой 2000-2500 об/мин, под действием увлекаемого лопатками 10 и ротором 9 потока воздуха совершают несколько витков вокруг ротора, претерпевая множество соударений с поверхностью ротора, лопатками 10 и внутренней поверхностью корпуса 1. При этом опилки заряжаются положительными зарядами статического электричества. Керамическое или полимерное покрытие ротора 9 и внутренней поверхности корпуса интенсифицирует этот процесс электризации (трибоактивацию) опилок и позволяет достичь максимальных значений электризации. Through the loading nozzles 4, 5, the filler (for example, appropriately processed wood chips) and the binder (for example, powder of thermoplastic material) enter the mixer body 1 in a precisely dosed ratio. Sawdust, falling on the surface of the rotor 9, rotating at a frequency of 2000-2500 rpm, under the action of the air flow carried by the blades 10 and rotor 9, makes several turns around the rotor, undergoing many collisions with the rotor surface, blades 10 and the inner surface of the housing 1. When This sawdust is charged with positive charges of static electricity. Ceramic or polymer coating of the rotor 9 and the inner surface of the housing intensifies this process of electrification (triboactivation) of sawdust and allows to achieve maximum values of electrification.

Далее опилки выносятся в зону второго ротора 11, где они перемешиваются с потоком термопластичного полимерного порошка, которые предварительно заряжаются в патрубке 5 отрицательными ионами. Последние образуются на иглах 7, находящихся под высоким, порядка 5000 В, напряжением, и выносятся потоком сжатого воздуха из сопел 6. Воздух к соплам с давлением 4-6 атм подается по трубе 14 от источника 13 - баллона или компрессора, а ток на иглы 7 подается от источника тока высокого напряжения 12. Сорбируя отрицательные ионы частицы связующего приобретают отрицательный заряд. Оба компонента, поступая в сужающе-расширяющийся канал 16 и затем на смесительные лопасти 2, интенсивно перемешиваются. При этом более мелкие отрицательно заряженные частицы связующего плотно обволакивают положительно заряженные частицы наполнителя. Притяжение разноименных зарядов обеспечивает прочность этого соединения. Образованная таким образом смесь выбрасывается в разгрузочный патрубок 8 через заслонку 26 и далее поступает в циклон 23. Здесь воздух отделяется от смеси и возвращается в один или оба патрубка 4, 5. Next, the sawdust is carried into the zone of the second rotor 11, where they are mixed with the flow of thermoplastic polymer powder, which are pre-charged in the pipe 5 with negative ions. The latter are formed on needles 7, which are under high voltage, of the order of 5000 V, and are carried out by a stream of compressed air from nozzles 6. Air is supplied to nozzles with a pressure of 4-6 atm through pipe 14 from a source 13 — a cylinder or compressor, and the current to the needles 7 is supplied from a high voltage current source 12. By adsorbing negative ions, the binder particles acquire a negative charge. Both components, entering the narrowing-expanding channel 16 and then onto the mixing blades 2, are intensively mixed. In this case, smaller negatively charged binder particles tightly envelop positively charged filler particles. The attraction of opposite charges ensures the strength of this compound. The mixture thus formed is discharged into the discharge pipe 8 through the shutter 26 and then enters the cyclone 23. Here, the air is separated from the mixture and returned to one or both pipes 4, 5.

Проходящая через патрубок 8 смесь может иметь остаточный объемный заряд, что крайне нежелательно с точки зрения последующих технологических процессов. Датчики 20 определяют знак зарядов и величину силы тока смеси, т.е. величину объемного заряда смеси, проходящей через патрубок 8 в единицу времени. Эти данные поступают в блок управления 22, который соответственно регулирует, воздействуя на источник тока 12, величину тока зарядов, стекающих с игл 18 в сопла 17 и выносимых оттуда потоками воздуха в зону смешения корпуса 1. Таким образом поддерживается близкая к нулевому значению величина объемного заряда смеси. Датчик 21 является контрольным и определяет напряженность электрического поля за датчиком 20. При возникновении возгорания смеси от соответствующих, не показанных на чертежах датчиков срабатывает клапан 28, подача воздуха в корпус прекращается и вместо него в корпус от источника 13 начинает поступать инертный или малоактивный, например углекислый, газ. The mixture passing through the pipe 8 may have a residual space charge, which is extremely undesirable from the point of view of subsequent technological processes. The sensors 20 determine the sign of charges and the magnitude of the current strength of the mixture, i.e. the volume charge of the mixture passing through the pipe 8 per unit time. These data go to the control unit 22, which accordingly regulates, acting on the current source 12, the amount of current of the charges flowing from the needles 18 to the nozzles 17 and carried out from there by air flows to the mixing zone of the housing 1. Thus, a volume charge close to zero is maintained mixtures. The sensor 21 is a control one and detects the electric field behind the sensor 20. If a mixture ignites from the corresponding sensors not shown in the drawings, valve 28 is activated, the air supply to the housing is stopped and instead an inert or inactive, for example, carbon dioxide, enters the housing from the source 13 gas.

Как показали многочисленные эксперименты и длительная работа смесителя с различными видами наполнителя и связующего, полученная смесь отличается стабильным, исключительно равномерным по объему составом компонентов, точно соответствующим заданному. Благодаря этому обеспечивается высокое и стабильное качество изделий. Электрическая нейтральность смеси гарантирует простоту загрузки ее в контейнеры и стабильность при транспортировке. Изобретение позволяет эффективно использовать термопластические связующие, которые в известных смесителях не представлялось возможным перемешивать с органическими наполнителями, получая при этом стабильные гомогенные смеси. As shown by numerous experiments and the long-term operation of the mixer with various types of filler and binder, the resulting mixture is characterized by a stable, extremely uniform in volume composition of the components that exactly matches the specified. Thanks to this, a high and stable quality of products is ensured. The electrical neutrality of the mixture ensures ease of loading it into containers and stability during transportation. The invention allows the efficient use of thermoplastic binders, which in known mixers was not possible to mix with organic fillers, while obtaining stable homogeneous mixtures.

Claims

1. The mixer, mainly to obtain a mixture of filler and a binder, comprising a housing with a horizontally mounted shaft equipped with mixing blades, located along the components in series in front of the mixing blades loading for the input of the filler and the connecting pipe, the last of which has at least one nozzle with a coaxial needle, as well as an unloading pipe located along the components behind the mixing blades, characterized in that along the components in front of the mixing bars The first cylindrical rotor with blades evenly spaced on the side surface, the second rotor in the form of a truncated cone, both rotors and mixing blades are electrically isolated from the shaft, the mixer is equipped with a high voltage current source and a source of compressed air, the first of which is connected to the needle and the second air pipe is connected to the nozzle, the latter is installed in the binder loading nozzle and both nozzles are located tangentially relative to the rotors.

2. The mixer according to claim 1, characterized in that on the inner surface of the housing an annular protrusion is made, forming a narrowing-expanding channel with the surface of the second rotor.

3. The mixer according to claims 1 and 2, characterized in that in the housing in the area of the mixing blades are installed nozzles connected to a compressed air source with needles connected to a high voltage current source.

4. The mixer according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a source of inert or inactive gas is connected to the air pipe.

5. The mixer according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a discharge sensor and a charge sign and a sensor of electric field strength of the mixture are installed in the discharge pipe, and a control unit connected between the nozzle needles and a high voltage source is connected to the sensors, the unit The control is configured to maintain a zero charge of the mixture by adjusting the amount of current supplied to the needles.

6. A mixer according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the surfaces of the rotors and / or the inner surface of the housing are coated with a polymer or ceramic material.

7. The mixer according to any one of paragraphs.1 to 6, characterized in that the outlet of the discharge pipe is in communication with the cyclone, and the exhaust pipe of the latter is in communication with at least one of the loading pipes.