Analysis of Modern Designs of Centrifugal Mixers for Bulk Materials

Abstract

Процесс смешения сыпучих материалов актуален для многих производственных отраслей, в частности, строительной, пищевой, химической. Решение двоякой проблемы практически одновременного обеспечения эффективности и интенсивности данной технологической операции, обычно осложненной проявлением сегрегации, связано с поиском целесообразных направлений совершенствования смесительного оборудования. С учетом традиционного деления данных устройств по способу смешения (пневматическому, гравитационному, механическому) выполнен анализ современных конструкций аппаратов центробежного типа для смешения сыпучих компонентов на примере песчаных составов разной истинной плотности вещества. Опираясь на классическую схему сортировки центробежных устройств (по принципу действия, режиму работы, назначению/совмещению этапов, расположению рабочих органов, форме смесительной камеры и т.п.), предложена спецификация данных конструкций по четырем критериям (типу смесительных элементов, форме смесительной насадки, типу смешиваемых компонентов, форме направляющего элемента). Приведены примеры соответствующего центробежного оборудования, имеющие выраженные конструктивные особенности. Более подробно рассмотрены конструкциях аппаратов, разделяемых по форме рабочего органа в виде смесительной насадки (конические и цилиндрические). Равномерность разбрасывания материалов компонентов по объему аппарата с цилиндрической формой рабочего органа определяется дополнительным оснащением рабочей зоны смесительными элементами. Согласно предложенной спецификации конструкций центробежных аппаратов выполнен анализ их отличительных признаков в зависимости от типа смесительных элементов (лопастных и канальных). Показано, что для проектируемого смесителя песчаных компонентов целесообразно использовать центробежный тип устройств с цилиндрическими насадками при установке дополнительных радиальных элементов (каналов, лопаток и т.п.) для обеспечения наиболее равномерного распределения компонентов в зоне их смешения. The process of mixing bulk materials is relevant for many manufacturing industries, in particular, construction, food, and chemicals. The solution to the double problem of almost simultaneously ensuring the efficiency and intensity of a given technological operation, usually complicated by the manifestation of segregation, is associated with the search for appropriate directions for improving mixing equipment. Taking into account the traditional division of these devices according to the mixing method (pneumatic, gravitational, mechanical), an analysis of modern designs of centrifugal-type devices for mixing bulk components was carried out using the example of sand compositions of different true densities of the substance. Based on the classical scheme for sorting centrifugal devices (according to the principle of operation, mode of operation, purpose/combination of stages, location of working parts, shape of the mixing chamber, etc.), a specification of these structures is proposed according to four criteria (type of mixing elements, shape of the mixing nozzle, type of components to be mixed, shape of the guide element). Examples of corresponding centrifugal equipment with pronounced design features are given. The designs of devices divided according to the shape of the working body in the form of a mixing nozzle (conical and cylindrical) are considered in more detail. The uniformity of the dispersion of component materials throughout the volume of an apparatus with a cylindrical working body is determined by the additional equipment of the working area with mixing elements. According to the proposed specification for the designs of centrifugal devices, an analysis of their distinctive features was carried out depending on the type of mixing elements (blade and channel). It is shown that for the designed mixer of sand components it is advisable to use a centrifugal type of device with cylindrical nozzles when installing additional radial elements (channels, blades, etc.) to ensure the most uniform distribution of components in the mixing zone.