Смеситель порошкообразных материалов с жидкими добавками

 

Смеситель содержит вертикальный цилиндрический корпус с патрубками подвода сыпучих и жидких компонентов и отвода готового продукта, отражатель кольцеобразной формы, приводной вал с роторами, диск-распылитель, выполненный плоским и закрепленный на верхнем роторе, ножи, закрепленные на нижнем роторе и расположенные один против другого. Отражатель установлен на внутренней поверхности корпуса ниже диска-распылителя. Концы по крайней мере одной пары ножей расположены над отражателем, загнуты параллельно его образующим, повторяя форму отражателя, затем вверх параллельно образующим цилиндрического корпуса, с длиной несколько выше плоскости вращения диска-распылителя. Использование данного изобретения позволяет расширить номенклатуру перерабатываемых порошкообразных материалов с жидкими добавками. 7 ил.

Изобретение относится к устройствам непрерывного действия для приготовления композиций преимущественно порошкообразных сыпучих материалов с жидкими добавками и может найти применение в пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Известно устройство для смешения, содержащее вертикальный цилиндрический корпус с входными и выходными отверстиями и полый приводной вал, по высоте которого установлены центробежные тарелки. На периферии верхней центробежной тарелки закреплены эластичные пластины. Вал снабжен размещенными на его конце транспортирующими лопастями и тангенциально установленными по его высоте на скобах в держателях эластичными пластинами. Эластичные пластины расположены парами одна против другой со смещением нижележащих пар относительно вышележащих на 90^o, при этом рабочая поверхность пластин взаимодействует с внутренней поверхностью корпуса [1].

Недостатком данного устройства является низкое качество смешения второй жидкой добавки и смеси-полуфабриката, поступающей с верхней тарелки. Жидкость, распыливаемая нижними центробежными тарелками, неизбежно внутри оседает на поверхности внутри корпуса, и в совокупности с сыпучими материалами она создает на них стабильные отложения, например на валу, т.е. там, где центробежная сила недостаточна для отрыва отложений. Все это ограничивает область применения известного устройства для смешения "хорошо сыпучими" материалами.

Кроме того, в случае флуктуации входящих в смеситель потоков сыпучих и жидких материалов или обрыва отложений, т.е. при нарушении рецептуры, снижается качество готового продукта.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является смеситель, содержащий вертикальный корпус с патрубками подвода сыпучих веществ и отвода готового продукта, приводной вал с роторами, выполненными в виде основания с перемешивающими ножами, и разбрызгиватель жидкости, причем верхняя часть приводного вала выполнена с внутренней полостью и снабжена диском со сферической выемкой и размещенной в ней конической головкой, а разбрызгиватель жидкости снабжен подводящей трубкой и соплами, которые выполнены под углом по вертикали с выходами к основанию конической головки, при этом патрубок подвода сыпучих веществ снабжен двумя концентрично установленными с возможностью вертикального перемещения коническими отражателями [2].

Недостатком данного смесителя является то, что при совместном перемещении жидкости и сыпучего материала по поверхности, в данном случае по сферической выемке вращающегося относительно своей оси диска, в большинстве случаев не достигается полного перемешивания жидкой и твердой фаз, поскольку они стремятся двигаться послойно, хотя и образуют на поверхности сферической выемки вязкую полидисперсную систему. Так как жидкость и вязкая полидисперсная система обладают смачиваемостью и вязкостью, то при срыве капель жидкости и агрегатов из частиц с края неплоского диска они стремятся двигаться в плоскости его вращения, сыпучие же материалы, - скользя по ним, вдоль мнимой образующей поверхности вращения. Поэтому для доведения готового продукта до заданного качества здесь предусмотрен дополнительный вращающийся конический отражатель. Однако диск со сферической выемкой и конический отражатель имеют одинаковую угловую скорость, следовательно, интенсивность смешивания сыпучего и вязкого на нем минимальна и он слабо разрушает образующиеся на диске агрегаты из частиц смеси. Т.о., его наличие лишь усложняет конструкцию смесителя.

Поскольку образование агрегатов на верхней ступени в прототипе неизбежно, для их разрушения под диском установлены на роторах ножи. Но вращающиеся части, диск, конуса, ножи, закручивают относительно вала воздух внутри аппарата. Он увлекает за собой частицы смеси и агрегаты, которые, как более тяжелые, под действием центробежной силы отбрасываются на стенки корпуса и оседают по ним вниз к патрубку отвода готового продукта. При этом сам факт наличия ножей не означает, что они воздействуют на смесь. Для того, чтобы они эффективно выполняли свою функцию, необходимо оговаривать их форму и размеры, а не только ориентацию.

Кроме того, при образовании агрегатов на верхней ступени и их движении вдоль стенок корпуса, они могут формировать за счет сил адгезии на неподвижных частях оборудования устойчивые наросты, которые искажают нормальный процесс смешения. Помимо верхней ступени аппарата, на которой происходит некоторое усреднение флуктуаций потока ингредиентов за счет их пересыпания на диске и конических отражателях, его нижняя ступень, система ножей, ведет себя как аппарат идеального вытеснения. Следовательно, флуктуации потока внутри аппарата, образование агрегатов и их адгезия на внутренних поверхностях корпуса снижают качество готового продукта.

Указанные недостатки ограничивают номенклатуру перерабатываемых порошкообразных сыпучих материалов с жидкими добавками.

Цель изобретения - расширение номенклатуры перерабатываемых порошкообразных сыпучих материалов с жидкими добавками.

Поставленная цель достигается за счет того, что на валу под плоским диском-распылителем на внутренней поверхности корпуса смесителя установлен отражатель кольцеобразной формы, который образует радиальный зазор между своим внутренним краем и краем диска-распылителя. Концы по крайней мере одной пары ножей расположены над отражателем, загнуты параллельно его образующим, повторяя форму отражателя, затем вверх параллельно образующим цилиндрического корпуса, с длиной несколько выше плоскости вращения диска-распылителя, концы по крайней мере одной другой пары ножей загнуты вниз в зоне радиального зазора.

На фиг.1 изображен общий вид смесителя (изометрия), на фиг.2 - его фронтальный разрез, на фиг.3 - разрез по А-А, на фиг.4-7 - варианты изготовления ножей и кольца, на фиг.4 - отражатель в форме плоского кольца, на фиг. 5 - отражатель Г- образной формы, на фиг.6 - отражатель в форме обратного усеченного конуса, на фиг.7 - отражатель в форме элемента эллипсоида вращения.

Смеситель порошкообразных материалов с жидкими добавками содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с патрубками подвода сыпучего 2 и жидкого 3 компонентов и отвода готового продукта 4, приводной вал 5 с роторами 6 и 7. Роторы имеют возможность вертикального перемещения по валу. На верхнем роторе 6 закреплен плоский диск-распылитель 8, а на нижнем 7 - по крайней мере две пары ножей 9 и 10. Ножи в парах расположены один против другого для уменьшения дисбаланса при вращении. Однако эти пары могут занимать различное расположение относительно друг друга на роторе (угловое или по высоте). На внутренней поверхности корпуса под ножами 9 установлен кольцеобразный отражатель 11, который образует радиальный зазор 1 между своим внутренним краем и краем диска-распылителя. Концы пары ножей 9 расположены над отражателем 11 и загнуты параллельно его образующим, повторяя его форму, затем вверх параллельно образующим цилиндрического корпуса 1. Их длина несколько выше плоскости вращения диска-распылителя 8. Концы пары ножей 10 загнуты вниз в зоне радиального зазора 1. Для регулирования отбоя готового продукта к центру смесителя концы ножей 9 и 10 могут быть выполнены с режущей кромкой в направлении вращения (фиг.3).

Смеситель работает следующим образом.

Сыпучий и жидкий компоненты непрерывно подаются через соответствующие патрубки 2 и 3 в центр вращающегося плоского диска-распылителя 8, где во время своего движения по диску, под совместным действием центробежных сил и сил трения частиц о диск, происходит процесс их смешения. Образующуюся смесь-полуфабрикат, состоящая из сыпучего материала, жидкости и вязкой полидисперсной системы, сбрасывается с диска на стенки корпуса. Плоский диск-распылитель не расслаивает по фракциям по высоте корпуса смесь-полуфабрикат при ее сбрасывании. Пары ножей 9 и 10 закреплены под диском-распылителем, чтобы не нарушать процесса смешивания жидкого и сыпучего на нем. Кольцеобразный отражатель 11, фиксируемый на корпусе ниже пары ножей 9, препятствует ее проникновению к патрубку отвода готового продукта. Эта смесь-полуфабрикат, оседая на стенке корпуса 1 и на поверхности отражателя 11, попадает под ударное воздействие режущих кромок ножей 9, которые движутся параллельно образующим цилиндрического корпуса и кольца. В момент среза ее с поверхностей разрушаются агрегаты из частиц и происходит интенсивное перемешивание сыпучего материала, жидкости и вязкой полидисперсной системы. Фактически происходит доводка смеси до кондиции, т.е. получение готового продукта. Часть ее I возвращается на диск 8, тем самым образуя контур рециркуляции, для уменьшения влияния флуктуаций потоков ингредиентов и их свойств на качество готового продукта. А часть II проваливается к патрубку отвода готового продукта 4. Величину рециркулирующего потока I, в заявляемом устройстве, можно задавать под конкретные ингредиенты выбором диаметра плоского диска-распылителя 8 кольца 11, его формой (фиг. 4-7), например плоской, конической и др., радиальным зазором l между ними, взаимным расположением диска 8, ножей 9 и кольца 11 в осевом направлении корпуса 1 (по высоте), углом режущих кромок концов ножей 9. Концы пары ножей 10, загнутые вниз в зоне радиального зазора 1 и имеющие скос (режущие кромки) для отбоя готового продукта к центру смесителя, в основном нужны при установке ряда ступеней в едином корпусе, например при последовательном введении ингредиентов. В этом случае поступающий поток II с верхней ступени будет попадать к центру следующего диска-распылителя.

Конструкция смесителя обеспечивает расширение номенклатуры перерабатываемых порошкообразных сыпучих материалов с жидкими добавками в сторону "плохосыпучих" и высоковязких. Проведенные эксперименты на опытном образце смесителя показали, что одной ступени аппарата достаточно для получения смесей заданного качества на таких продуктах, как регенерированное молоко для выпойки молодняка сельскохозяйственных животных, состоящее из сухого обезжиренного молока, высоковязкого жиро-фосфатидного концентрата и других компонентов, кисель, приготавливаемый из крахмала, сахара и сокового экстракта. При этом время проведения процесса составляет несколько секунд. Интенсивность процесса смешивания в заявляемом смесителе гораздо выше, чем в применяемом в производстве червячно-лопастном смесителе.

Источники 1. А.с. 707508, кл. B 01 F 7/26, БИ N 48, 30.12.79.

2. А.с. 1042788, кл. B 01 F 7/26, БИ N 35, 23.09.83.

Формула изобретения

Смеситель порошкообразных материалов с жидкими добавками, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с патрубками подвода сыпучих и жидких компонентов и отвода готового продукта, отражатель, приводной вал с роторами, диск-распылитель, ножи, закрепленные на нижнем роторе и расположенные парами один против другого, отличающийся тем, что диск-распылитель выполнен плоским и закреплен на верхнем роторе, на внутренней поверхности корпуса ниже диска-распылителя установлен отражатель кольцеобразной формы, который образует зазор между своим внутренним краем и краем диска-распылителя, концы по крайней мере одной пары ножей расположены над отражателем, загнуты параллельно его образующим, повторяя форму отражателя, затем вверх параллельно образующим цилиндрического корпуса, с длиной несколько выше плоскости вращения диска-распылителя, концы по крайней мере одной другой пары ножей загнуты вниз в зоне радиального зазора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7