Месильно-смешивающее устройство

 

Использование изобретения: механические, химические и/или термические процессы в месильно-смешивающем устройстве. Сущность изобретения: устройство содержит два осепараллельных вращающихся вала, по меньшей мере на одном из которых, являющимся основным, расположены дисковые элементы. На их периферии размещены месильные бруски, по которым скользят очищающие месильно-транспортирующие элементы, расположенные на очистительном валу. Месильные бруски двух соседних дисковых элементов на основном валу расположены на расстоянии а друг от друга, немного превышающем ширину очищающего месильно-транспортирующего элемента на очистительном валу. 16 з.п. ф-лы, 23 ил.

Изобретение относится к месильно-смешивающему устройству для осуществления механических, химических и/или термических процессов.

Известно устройство, содержащее два осепараллельных вращающихся вала, по меньшей мере, на одном из которых, являющимся основным, расположены дисковые элементы с размещенными на периферии месильными брусками, по которым скользят очищающие месильно-транспортирующие элементы, расположенные на другом валу, являющимся очистительным (1).

Для достижения достаточной очистки дисковых поверхностей основной перемешивающий вал должен вращаться быстрее с кратностью передаточного отношения по сравнению с дисковым валом. Это передаточное отношение зависит прежде всего от количества месильных брусков на дисковых элементах, так как месильные элементы должны входить в промежутки между месильными брусками. В результате этого получается слишком малое очищающее действие дисковых поверхностей, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на теплопередаче к обрабатываемому продукту.

В основе изобретения лежит задача существенно улучшить очистку всех зон и частей внутри месильно-смешивающего устройства и одновременно оказываемое на продукт месильное воздействие. При термической обработке сюда добавляется увеличение поверхности теплообмена внутри месильно-смешивающего устройства и существенное повышение теплопередачи на продукт.

Эта задача решается за счет того, что месильные бруски двух соседних дисковых элементов на основном валу выдерживают интервал друг относительно друга, через который проходит очищающий, соответственно месильный и транспортирующий, элемент на очистительном валу.

При этом уже не требуется считаться с проходящим месильным бруском, так что также могут очищаться зоны дисковых поверхностей, соответственно основного вала, которые до сих пор не были доступны очищающему элементу. Далее большое преимущество изобретения состоит в том, что за счет месильных брусков на дисковых элементов очищается также очистительный вал. По этой причине является возможным при термическом процессе обогревать также дисковые поверхности очистительного вала, так как здесь теплообменная поверхность очистительного вала также очищается и тем самым предотвращаются пригорания.

Далее очищающий, соответственно месильный и транспортирующий элемент на очистительном валу также состоит из дисковых поверхностей и месильных брусков, причем при одной предпочтительной форме осуществления оба соответствующих элемента выполнены идентично.

Если на месильном бруске по обеим сторонам выполнены крылья, проходящие радиально с малым интервалом между основным, соответственно очистительным валом, и месильным бруском, то дисковые поверхности на основном валу и очистительном валу почти полностью очищаются. Тем самым обеспечивается возможность выполнения обогреваемыми также этих дисковых поверхностей, так что еще раз имеет место увеличение поверхностей теплопередачи. При этом само собой разумеется, что, как между крыльями, так и месильными брусками и также внутренней стенкой месильно-смешивающего устройства, образуется большое количество месильных зазоров, благодаря которым смешивание продукта в месильно-смешивающем устройстве согласно изобретению существенно улучшается.

Выполнение дисковых поверхностей как на основном валу, так и, если это нужно, на очистительном валу определяется требованиями пользователя. Если, например, должна происходить лишь очень медленная транспортировка продукта от загрузочного штуцера до выпускного штуцера, то дисковые поверхности могут выполняться в виде замкнутых колец, образующих лишь малый зазор между внутренней стенкой корпуса и периферией дисковой поверхности, через который может течь продукт. Если, напротив, требуется более быстрая транспортировка продукта, то дисковые поверхности могут быть выполнены, например, пилообразно, крылообразно, пропеллерообразно или же могут иметь выемки или волнообразные выпуклости.

Нельзя не упомянуть то, что несущий элемент для месильного бруска на очистительном валу не обязательно должен быть выполнен в виде дисковой поверхности. В зависимости от желания потребителя соединение месильных брусков и очистительного вала также может осуществляться за счет простого элемента вала, который может проскальзывать через упомянутый выше интервал месильных брусков двух соседних дисковых элементов на основном валу. Во многих случаях, однако, следует предпочитать дисковые поверхности, так как они содействуют увеличению теплообмена и улучшению месильного действия.

Благодаря интервалу между месильными брусками соседних дисковых элементов основного вала, в свою очередь, обеспечивается то, что дисковые поверхности очистительного вала, соответственно упомянутый выше элемент вала, имеют промежуток с дисковыми поверхностями основного вала. Преимущественно даже дисковые поверхности, соответственно элемент вала, расположены посередине между соответственно двумя дисковыми поверхностями основного вала. Само собой разумеется, что при одном преимущественно идентичном выполнении месильных брусков основного вала и очистительного вала интервал выдерживают не только два соседних месильных бруска основного вала, но этот интервал также образуется, правда со смещением, двумя соседними месильными брусками очистительного вала, и через него затем проходит дисковая поверхность основного вала.

В то время, как месильные бруски преимущественно выполнены идентично, однако, в зависимости от пожелания пользователя они также могут выполняться по-разному, так что транспортировка продукта за счет очистительного вала происходит иначе, чем за счет основного вала. Здесь изобретением оставляется открытым большое количество возможностей.

В одном примере осуществления изобретения основной вал и очистительный вал вращаются в одном и том же направлении. Однако точно так же дисковые, соответственно очищающие элементы, согласно изобретению допускают вращение основного вала и очистительного вала в противоположных направлениях. Далее является возможным вращать основной вал и очистительный вал с одинаковым или же также с различным числом оборотов. При вращении с одинаковым числом оборотов, будь оно одинаково направленное или противоположно направленное, количество месильных брусков на основном валу должно соответствовать количеству месильных брусков на очистительном валу. За счет этого обеспечивается наиболее благоприятная для этого числа оборотов очистка, при этом месильные бруски с той и другой стороны не мешают друг друга.

Если, напротив, основной вал и очистительный вал вращаются с различным числом оборотов, то количество месильных брусков, расположенных на основном валу и на очистительном валу, должно быть обратно пропорциональным передаточному отношению. Если, например, передаточное отношение от основного вала к очистительному валу равно 1:4, то на основном валу расположено четыре месильных бруска и на очистительном валу лишь один месильный брусок. Также могут предусматриваться восемь месильных брусков на основном валу и два месильных бруска на очистительном валу.

Если передаточное отношение является нечетным, например, 1:1,25, то на основном валу расположены пять месильных брусков и на очистительном валу четыре месильных бруска.

Таким образом, предложенное месильно-смешивающее устройство обеспечивает большую гибкость в отношении расположения элементов валов, количества месильных брусков и передаточного отношения. Главные преимущества состоят в улучшенной самоочистке, большей удельной поверхности теплообмена, более эффективном обновлении поверхности при определяемых диффузией процессах выпаривания, более интенсивном смешивающем действии при щадящем смешивании и меньшем сжатии, а также узком диапазоне времени пребывания.

На фиг. 1 изображен вид сверху месильно-смешивающего устройства согласно изобретению с частично разрезанным корпусом; на фиг. 2 вид сверху выреза двух взаимодействующих валов; на фиг. 3 вид сверху выреза развертки одного вала согласно фиг. 2; на фиг. 4 вид сверху выреза развертки другого вала согласно фиг. 2; на фиг. 5 поперечный разрез обоих валов согласно фиг.2 вдоль линии У-У; на фиг. 6 поперечный разрез следующего примера осуществления двух валов в соответствии с фиг. 5; на фиг. 7 и 8 поперечные разрезы других примеров осуществления валов согласно фиг. 5; на фиг. 9 - поперечный разрез основного вала с обозначенным штриховкой изображением неочищенных поверхностей на дисковых элементах в соответствии с патентном Швейцарии N 506322; на фиг. 10 поперечный разрез основного вала с обозначенными штриховкой неочищенными поверхностями в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 11 вид сверху выреза из следующего примера осуществления месильно-смешивающего устройства согласно изобретению в зоне двух взаимодействующих валов; на фиг. 12 вид сверху выреза развертки одного вала из фиг. 11; на фиг. 13 вид сверху выреза развертки другого вала согласно фиг. 11; на фиг. 14 схематически изображенный поперечный разрез обоих валов согласно фиг. 11 вдоль линии XIY-XIY; на фиг. 15 и 16 поперечные разрезы других примеров осуществления валов в соответствии с фиг. 14; на фиг. 17 вид сверху выреза следующего примера осуществления месильно-смешивающего устройства в зоне двух взаимодействующих валов; на фиг. 18 вид сверху выреза из развертки одного вала согласно фиг. 17; на фиг. 19 вид сверху выреза из развертки другого вала согласно фиг. 17; на фиг. 20 поперечный разрез обоих валов в соответствии с линией ХХ-ХХ на фиг. 17; на фиг. 21-23 поперечные разрезы других примеров осуществления валов из месильно-смешивающего устройства в соответствии с фиг. 20.

Месильно-смешивающее устройство имеет согласно фиг. 1 корпус 1, состоящий из нескольких участков корпуса 1а, 1b и 1с. Участки корпуса соединены друг с другом за счет соответствующих фланцевых соединений 2. На участке корпуса 1а предусмотрен загрузочный штуцер 3 для обрабатываемого в месильно-смешивающем устройстве продукта и на участке корпуса 1с предусмотрен выпускной штуцер 4 для обработанного продукта.

Продукт транспортируется от загрузочного штуцера 3 к выпускному штуцеру 4 с помощью двух валов 5 и 6, а также расположенных на них месильных и транспортирующих элементов 7. Во время транспортировки происходит смешивание продукта, а также преимущественно термическая обработка. Для этой цели валы 5 и 6 при определенных обстоятельствах также месильные и транспортирующие элементы 7, а также, что более подробно не показано, стенка корпуса 8 являются нагретыми. Для ввода теплоносителя и валы 5 и 6 и оттуда при определенных обстоятельствах вовнутрь месильных и транспортирующих элементов 7 предусмотрены присоединения 9 и 10, причем эти присоединения 9 и 10 расположены вокруг соответствующих выпускных ниппелей 11 и 12 для направляемого через валы 5 и 6 теплоносителя. Соответствующее направление теплоносителя в боковых поверхностях валов 5 и 6 и соответствующее обратное направление через выпускные ниппели 11 и 12 представляют собой уровень техники и поэтому далее не описываются.

Между присоединениями 9 и 10 соединенные с валами 5 и 6 цапфы вала 13 и 14 проходят через фонаpь 15, причем перед корпусом 1 соответственно предусмотрен сальник 16 и 17 для герметизации вала 5, соответственно 6. Цапфы вала 13 и 14 вне фонаpя через соответствующие элементы передачи 17 и 18, например зубчатые колеса, соединены друг с другом, причем элемент передачи 17 через передачу 19 соединен с приводом 20. Через этот привод и передачу 19, по меньшей мере, элемент передачи 17 приводится во вращательное движение, передаваемое на вал 5. Передача этого вращательного движения на элемент передачи 18 может осуществляться в одинаковом или противоположном направлении, а также с одинаковым или разным числом оборотов. Соответствующие передаточные механизмы имеются в продаже и не требуют здесь более подробного описания.

Существенным в рамках изобретения является выполнение месильных и транспортирующих элементов 7 и их расположение на валах 5 и 6. Для наглядности также вал 5 далее обозначается как основной вал, а вал 6 как очистительный вал. На каждый вал 5, соответственно 6, установлены месильные и транспортирующие элементы 7, имеющие в качестве базы в направлении соответствующего вала 5, соответственно 6, дисковые поверхности 21. На фиг. 5-8 показаны различные варианты осуществления дисковых поверхностей 21. Согласно фиг. 5 дисковые поверхности 21а выполнены в виде сквозного, расположенного вокруг соответствующего вала 5, соответственно 6, кольца.

Лучшую транспортировку продукта обеспечивает пилообразно выполненная дисковая поверхность 21b согласно фиг. 6. На фиг.7 показано, что дисковые поверхности 21с на очистительном валу 6 выполнены лишь еще в виде крыльев, тогда как дисковые поверхности 21d в соответствии с фиг. 3 имеют выемки 22, через которые может транспортироваться обрабатываемый продукт.

Cледующий вариант дисковой поверхности 21е находится на фиг. 15 и 16, а также фиг. 21-23. Там периферия дисковой поверхности 23 выполнена уже не в форме круга, а имеет волнообразные впадины 24. Далее может иметь место пропеллерообразное выполнение дисковых элементов.

В связи с тем, что месильные и транспортирующие элементы 7 как на основном валу 5, так и на очистительном валу 6 выполнены идентично до выполнения дисковых поверхностей 21, они далее снабжены одинаковыми ссылочными позициями. Это, естественно, оставляет открытой в рамках изобретения возможность того, что месильные и транспортирующие элементы 7 на основном валу 5 выполнены иначе, чем элементы на очистительном валу 6.

Существенным является то, что на периферии дисковой поверхности 23 как основного вала 5, так и, если предусмотрена дисковая поверхность 21, очистительного вала 6 находятся месильные бруски 25, выполненные U-образно. То есть собственная несущая полка 26 расположена на периферии дисковой поверхности 23, тогда как в направлении соответствующего вала 5, соответственно 6, от этой несущей полки 26 по обеим сторонам отходят вниз крылья 27 и 28. Таким образом, получается месильный и транспортирующий элемент 7, показанный, в частности, на фиг. 2, имеющий в виде сверху Т-образную форму.

Существенным является далее то, чтобы два соседних месильных и транспортирующих элементов 7, соответственно, их соседние крылья 27 выдерживали интервал а друг относительно друга, позволяющий, чтобы через него могла проходить дисковая поверхность 21 противолежащего вала 5, соответственно 6. В соответствии с этим этот интервал а является немного большим, чем толщина d дисковой поверхности 21.

Далее дисковые поверхности 21 основного вала 5 и очистительного вала 6 расположены со смещением друг относительно друга. Преимущественно это смещение является таким, что дисковая поверхность 21 очистительного вала 6 приблизительно посередине входит между двумя дисковыми поверхностями 21 основного вала 6. Однако это смещение также может быть нецентральным, причем тогда возникают соответственно различные по ширине месильные объемы 29. Однако преимущественным является выполнение одинаковых месильных объемов 29.

На фиг. 3 и 4 можно видеть, что месильные бруски 25 установлены под наклоном по отношению к осевому направлению валов 5, соответственно 6. За счет этого улучшается транспортирующее действие. Далее стрелками 30 и 31 обозначено, что основной вал и очистительный вал вращаются противоположно друг другу.

На фиг. 5 8 показано взаимодействие месильных и транспортирующих элементов основного вала 5 и очистительного вала 6. При этом происходит встречное движение основного вала 5 и очистительного вала 6. При этом происходит встречное движение основного вала 5 по отношению к очистительном валу 6 в соответствии 1:4, то есть очистительный вал вращается в четыре раза быстрее основного вала 5. Тем самым получается, что на основному валу, соответственно расположенных там дисковых поверхностях 21а, предусмотрено восемь месильных брусков 25, тогда как на дисковых поверхностях 21 очистительного вала 6 достаточно двух месильных брусков, диаметрально противолежащих друг другу. Здесь также имелась бы возможность расположения на дисковых поверхностях очистительного вала лишь одного месильного бруска, тогда как на дисковых поверхностях основного вала предусмотрены четыре месильных бруска. То есть количество месильных брусков на дисковых поверхностях очистительного вала в нормальном случае по отношению к количеству месильных брусков на дисковых поверхностях основного вала находится в обратном соотношении с числом оборотов обоих валов. Так как, однако, следы месильных брусков основного вала на очистительном валу могут быть идентичными, количество месильных брусков на основном валу, если требуется, может также быть уменьшено.

Предпочтительное очищающее действие настоящего изобретения по сравнению, например, с патентом Швейцарии N 506322 можно отчетливо видеть при сравнении фиг. 9 и 10. На фиг. 9 изображенные штриховкой неочищенные поверхности 32 имеются еще в относительно большом количестве на дисковой поверхности 21. На фиг. 10, напротив, можно видеть, что уже нет взаимосвязанных неочищенных поверхностей, а не очищены лишь определенные зоны 32а рядом с основным валом 5 и определенные зоны 32в вокруг месильных брусков 25. Тем самым неочищенными поверхности являются настолько минимальными, что теплообмен между дисковой поверхностью 21 и обрабатываемым продуктом улучшен в исключительно большой степени.

Примеры осуществления на фиг. 11 16 отличаются от только что описанных тем, что основной вал 5 вращается однонаправленно с очистительным валом 6. Это изображено обеими стрелками 30а и 30в. Далее оба вала 5, соответственно 6, вращаются с одинаковым числом оборотов, так что количество расположенных на дисковых поверхностях 21 месильных брусков 25 является одинаковым. Только дисковые поверхности 21 на обоих валах 5, соответственно 6, расположены со смещением друг относительно друга, соответственно расположены с промежутком.

Волнообразные углубления 24 в дисковых поверхностях 21а согласно фиг. 15 и 16 позволяют более быструю транспортировку продукта, соответственно более быстрое пропускание возникающих газов или паров.

Само собой разумеется, является возможным нецелочисленное деление, например, когда передаточное отношение основного вала 5 к очистительному валу 6 составляет 1: 1,25. В этом случае тогда на основном валу, как показано на фиг. 17-23, расположено пять месильных брусков 25, тогда как на дисковых поверхностях 21 очистительного вала 6 находятся при симметричном распределении лишь четыре месильных бруска 21 очистительного вала 6. Тем самым настоящее изобретение допускает исключительно большое количество передаточных отношений и месильных брусков на каждой дисковой поверхности.

Формула изобретения

1. Месильно-смешивающее устройство для осуществления механических, химических и/или термических процессов, содержащее два осепараллельных вращающихся вала, по меньшей мере на одном из которых, являющимся основным, расположены дисковые элементы с размещенными на периферии месильными брусками, по которым скользят очищающие месильно-транспортирующие элементы, расположенные на другом валу, являющемся очистительным, отличающееся тем, что месильные бруски двух соседних дисковых элементов на основном валу расположены на расстоянии "а" друг от друга, немного превышающем ширину очищающего месильно-транспортирующего элемента на очистительном валу.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что очищающий элемент на очистительном валу содержит по меньшей мере один месильный брусок.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что месильный брусок очистительного вала расположен на периферии дискового элемента на расстоянии "а" от соседних месильных брусков очистительного вала для прохода одного из дисковых элементов основного вала.

4. Устройство по пп. 1 3, отличающееся тем, что месильный брусок снабжен расположенными по обеим сторонам радиальными крыльями, проходящими с малым интервалом по отношению к дисковым элементам основного вала.

5. Устройство по пп. 1 4, отличающееся тем, что дисковые элементы выполнены в виде замкнутых колец, и/или имеют выемки, и/или выполнены пилообразно, крылообразно, пропеллерообразно и/или с волнообразными углублениями.

6. Устройство по пп 3 6, отличающееся тем, что дисковые элементы очистительного вала имеют промежуток с дисковыми элементами основного вала.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что дисковые элементы очистительного вала расположены посередине соответственно между двумя дисковыми элементами основного вала.

8. Устройство по пп. 2 7, отличающееся тем, что месильные бруски основного вала и очистительного вала выполнены идентично.

9. Устройство по пп. 3 7, отличающееся тем, что дисковые элементы основного вала и очистительного вала выполнены идентично или по-разному.

10. Устройство по пп. 1 9, отличающееся тем, что основной вал и очистительный вал имеют привод вращения в одном и том же направлении.

11. Устройство по пп. 1 9, отличающееся тем, что основной вал и очистительный вал установлены с возможностью вращения навстречу друг другу.

12. Устройство по п. 10 или 11, отличающееся тем, что число оборотов вращения основного вала и очистительного вала одинаково.

13. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что количество месильных брусьев на основном валу соответствует количеству месильных брусков на очистительном валу.

14. Устройство по п. 10 или 11, отличающееся тем, что число оборотов вращения основного вала и очистительного вала различно.

15. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что количество месильных брусков, расположенных на основном валу и на очистительном валу, обратно пропорционально передаточному отношению.

16. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что количество месильных брусков на основном валу, оставляющих одинаковый след, может быть таково, что отношение этого количества брусков к количеству брусков на очистительном валу меньше обратного передаточного отношения.

17. Устройство по пп. 1 16, отличающееся тем, что валы и дисковые элементы основного и очистительного валов выполнены нагреваемыми.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23