СМЕСИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ жидких СУСПЕНЗИЙ И ЭМУЛЬСИЙ

§1.Смесители для приготовления шлама

при производстве цемента

Эти смесители предназначены для пере­мешивания, доизмельчения, диспергиро­вания и поддержания во взвешенном состоянии в воде частиц глины, мела и других компонентов сырьевой смеси для производ­ства клинкера. Перемешивание компонентов в этих смесителях производится или механическим способом, или комбинирован­ным — механическими мешалками и сжатым воздухом, подводи­мым через сопла в зону действия лопастей.

На рис. 218 показана роторная мельница-мешалка (типа СМЦ-434), предназначенная для приготовления смесей из мате­риалов, имеющих достаточно крупные размеры кусков. Измель­чение и перемешивание компонентов производится в корпусе 1, закрытом съемной крышкой 2. Материал поступает по загрузоч­ной воронке 4 в среднюю камеру, где производится его дробление билами 5, установленными на валу 8, который приводится во вра­щение синхронным двигателем 9. Измельченные частицы размером менее 30 мм проходят через вращающиеся диафрагмы 6 в смеси­тельные камеры, расположенные по концам корпуса. Здесь

материал доизмельчается и перемешивается с водой, подаваемой по коллектору 5, мешалкой 7, выполненной в виде беличьего колеса. Приготовленный шлам проходит через колосниковые решетки 10 в сборный бункер, из которого насосами подается в сырьевую мельницу на доизмельчение.

Смеситель, имеющий диаметр ротора 1760 мм при длине 3800 м, вращающийся с частотой 250 об/мин, обеспечивает приготовление до 400 т/ч смеси. Мощность двигателя 800 кВт.

На рис. 219 показан стационарный смеситель механического типа для приготовления шлама, называемый глиноболтушкой, выполненный с одним центральным приводом на базе планетарного редуктора.

Шлам, находящийся в бассейне 3, перемешивается боронами 1, подвешенными на цепях 2 к траверсе 5, установленной на цен­тральной опоре 9. Траверса приводится во вращение двигателем 7 через планетарный редуктор 6, установленный на вращающей траверсе. Электроэнергия к вращающемуся двигателю подводится через токосъемник 8. Шламовый бассейн сверху закрыт секцион­ным перекрытием 4. Готовый шлам выводится через отверстие, закрытое решеткой и расположенное в нижней части бас­сейна.

Показанный на рис. 220 крановый пневмомеханический сме­ситель предназначен для гомогенизации резервов шлама в шламо­вых бассейнах.

Шлам перемешивается лопастными смесителями 2, приводи­мыми во вращение вокруг собственной оси индивидуальными при­водами 77, а также вследствие вращения относительно централь­ной оси бассейна всей системы смесителей и скребков 11. Смеси­тели расположены на двух мостах: основном 15 и соединенным с ним шарниром 8 дополнительном мостом 14. Одним концом мосты соединены с центральной опорой 9, а другим опираются на ходовые тележки 13, которые перемещаются приводом 12 по кольцевому рельсу 16 на стенках бассейна 1. Позади лопастных смесителей (по ходу движения) расположены рамы со скреб­ками 11.

Дополнительное перемешивание шлама и его аэрация осу­ществляется сжатым воздухом, подаваемым по трубе 5 и коллек­тору 6 к соплам, расположенным на лопастных смесителях и скребках. Шлам поступает в бассейн через бак 7 и шламопроводы 10 в течки, равномерно распределяющие его по бассейну. Смеситель оборудован кран-балкой 4, один конец которой опирается на центральную стойку, а другой перемещается по кольцевому рельсу 3.

Крановый смеситель установлен в бассейне диаметром 35 м, объемом 8000 м³.

На рис. 221 дана схема одного из крупнейших шламовых смесителей (СМЦ-432) объемом 20 000 м³ с диаметром бассейна 45 м. Шлам, находящийся в бассейне 16, перемешивается боро­нами с шарнирно-прикрепленными к ним донными скребками 1, а также сжатым воздухом, подаваемым по магистрали 9, через коллектор 11 и разводящие трубы 2 к соплам, размещенным на боронах. Смесительный аппарат подвешен к мосту 3, опирающе­муся одним концом на центральную опору 14, а вторым — через ходовое колесо 4, приводимое во вращение приводом 5, на кольце­вой рельс 15.

Для обеспечения равномерной загрузки привода моста, по­степенного и полного удаления осадка смеситель оборудован механизмом 10 изменения положения скребков по высоте. Опуска­ние или подъем скребков происходит автоматически в зависимости от силы тока, питающего двигатель привода моста.

л

Рис. 221. Шламовый смеситель с регулируемым положением скребков

Шлам по трубопроводу 8, расположенному на ферме 7, которая опирается на колонну 6 и центральную стойку, подается в бак 12 и равномерно распределяется через желоб 13 по бассейну.

Наиболее ответственным элементом смесителя является цен­тральная опора, замена изношенных деталей которой связана с значительными трудностями и затратами.

На рис. 222 показана конструкция центральной опоры на под­шипниках качения.

Техническая характеристика шламовых смесителей дана в табл. 27.

Расчет смесителей для приготовления шлама.

Мощность, рас­ходуемая на вращение лопастных рабочих органов мешалок, рассчитывается по следующей методике.

Бесконечно малая площадка на поверхности лопасти dF (рис. 223) при ее вращении пе­ремещает в единицу времени элементарную массу (кг/с)

где с— гидравлический коэффициент сопротивления движению, зависящий от формы лопасти и режима движения жидкости; для лопастей прямоугольной формы он может быть принят равным 1,25—1,3; ρ— плотность шлама, кг/м³; υ= ωr— окружная скорость движения выделенной элементарной площади, м/с; r— расстояние от оси до рассматривае­мой площади.

Рис. 222. Центральная опора шламосмесителя:

1 — крышка; 2 — подшипник; 3 — травер­са; 4 — ось; 5 — фланец; 6 — упорный подшипник; 7 — корпус

Энергия, затрачиваемая в единицу времени на движение эле­ментарной массы, т. е. мощность (Вт):

Мощность, затрачиваемая на вращение в шламе всей лопасти, имеющей радиус наружной кромки r₁ и внутренней r₂:

где α — угол между плоскостью лопасти и осью вращения.

Мощность (кВт), необходимая на вращение г одинаковых лопастей:

Если на данном смесителе установлены лопасти разных раз­меров, то необходимо рассчитать затраты мощности отдельно для различных лопастей и результат суммировать.

При точных расчетах должны быть учтены в качестве лопастей и кронштейны, несущие лопасти и другие крепежные элементы.

Для первоначальных расчетов это обстоятельство можно учесть, введя коэффициент запаса k₃ =1,3.

Тогда мощность двигателя привода смесителя (кВт):

Мощность привода мостов затрачивается на преодоление со­противлений при переносном движении мешалок и борон со скреб­ками в бассейне и на сопротивления перемещению тележек по рельсам. Например, для кранового пневмомеханического смеси­теля (см. рис. 219) мощность привода мостов будет суммиро­ваться из следующих составляющих.

Мощность, затрачиваемая на переносное движение мешалок (см. рис. 223, б) (кВт):

где R₁— расстояние от центральной оси до кромок лопастей первой мешалки, м; R₂ — расстояние от центральной оси до внешних кромок лопастей последней (от центра) мешалки, м; Н — высота погруженной в шлам части мешалок, м; z₁ — число мостов мешалки (по принятой схеме = 2); k_c — коэффициент сплош­ности конструкций мешалок (для первоначальных расчетов можно принимать k_c = 0,25-т-0,3); ω_м— угловая скорость мостов, рад/с.

Мощность (кВт), затрачиваемая на переносное движение борон:

где h — высота борон, м; R₃ и R₄— расстояние от центральной оси соответственно до внутренней и внешней кромок борон, м; z₂— число борон.

Мощность (кВт), расходуемая на передвижение рельсовых тележек:

где Q — нагрузка на тележку, Н;υ_м —окружная скорость перемещения те­лежки, м/с; k_w— коэффициент сопротивления движению тележки по рельсам (с учетом трения реборд при проскальзывании колес при движении по кольцевому рельсу k_w = 0,03÷0,038); z₃— число тележек.

Суммарная мощность двигателя привода моста:

N_ДВ=(N₁+N₂+N₃)/η

где η- КПД привода моста.

Расчет нагрузок в подвесках борон. На бороны, скребковые фермы и другие элементы, подвешенные к траверсам, при пере­мещении их в шламе действуют: сила тяжести бороны G, центро­бежная сила инерции Q и окружная сила сопротивления движе­нию Р (рис. 224).

Силу сопротивления движению (Н) целесообразнее определять исходя из мощности, затрачиваемой на переносное движение борон N₂, которая рассчитывается по формуле (72):

Радиус приложения силы сопротивления движению

Силы, действующие на подвески борон в плоскости, перпен­дикулярной продольной оси борон, показаны на рис. 224,в. Сила сопротивления движению лопастей Р стремится отклонить борону от вертикального положения. Этому препятствует состав­ляющая от силы тяжести Gsinα. Для обеспечения нормальной работы необходимо выполнить условие:

Р ≤ G sin α.

Практически сила тяжести бороны достаточно велика и это усло­вие выполняется.

Силы, действующие на систему подвесок бороны в диаметраль­ной плоскости, показаны на рис. 224, г. Кроме силы тяжести бороны при ее вращении возникает центробежная сила инерции Q, которая стремится сместить борону к периферии. При наличии диагональной подвески внешний конец бороны может переме­ститься только по дуге радиусом ОВ, т. е. борона займет наклон­ное положение.

Если это явление будет иметь место, то внешняя вертикальная подвеска будет разгружена, а диагональная подвеска будет макси­мально нагруженной. Перенесем силу инерции Q из центра массы бороны (точки А) в точку крепления диагональной цепи (точку В),приложив к системе дополнительный момент М₀ = QL Усилие в диагональной подвеске (рис. 224)

Для обеспечения горизонтального положения бороны необ­ходимо выполнить условие:

или

т. е. угловая скорость (рад/с) не должна превышать

На внутреннюю вертикальную подвеску действует сила тя­жести бороны и усилие от момента М₀.

Из условия равновесия всех сил относительно точки В:

Откуда усилия на внутренней вертикальной подвеске

(при малых углах подъема конца бороны l→0 и практически S = G/2).

Максимальный изгибающий момент в месте крепления тра­версы на поворотной опоре:

Рис. 225. Планетарный смеситель-побудитель