ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК A23G1/18 

Изобретение относится к пищевой промышленности, к кондитерскому производству, в частности к устройствам для измельчения какао-продуктов.

Известно электромеханическое устройство для обработки шоколадных масс, включающее электропривод, емкость с перегородками для разделения обрабатываемой массы с загрузочным и разгрузочным патрубками, измельчающие элементы в виде ферромагнитных цилиндрических стержней и два постоянных электромагнита с регулирующими токовыми обмотками управления. Один из электромагнитов размещен внутри емкости, смонтирован с возможностью вращательного движения и имеет на наружной поверхности зубцы. Другой электромагнит укреплен неподвижно снаружи емкости [1]
Известно электромеханическое устройство для обработки шоколадных масс, содержащее цилиндрическую емкость для обработки, стенки которой образуют постоянный электромагнит, ротор, на котором установлены прямоугольные лопасти для дополнительной обработки массы, причем лопасть в нижней части емкости перпендикулярна лопасти в верхней части. Сверху и снизу цилиндрической емкости расположены соответственно загрузочный и разгрузочный патрубки. В средней части емкости установлена решетка из немагнитного материала. Измельчающие ферромагнитные элементы выполнены в форме шариков в верхней части емкости большего диаметра, чем в нижней [2]
Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в значительном повышении эффективности разрушения частиц измельчаемого материала, выравнивании и усилении ударно-истирающих нагрузок по всему рабочему объему емкости, в создании эффективного и экономичного управления работой устройства, включающего регулирование производительности самого устройства, а также регулирование степени измельчения и гранулометрических характеристик частиц дисперсной фазы продуктов помола (получение продукта в узком и оптимальном диапазоне дисперсности).

Для решения этой задачи в отличие от известного электромеханического устройства для обработки шоколадных масс, содержащего емкость с загрузочным и разгрузочным патрубками, электропривод, расположенные внутри емкости ферромагнитные измельчающие элементы в форме шариков, токовые обмотки управления, в предлагаемом техническом решении в емкости размещены два диска из ферромагнитного материала, верхний из которых соединен с валом электропривода, а нижний установлен с возможностью вертикального перемещения, при этом расстояние между дисками не превышает пяти диаметров измельчающих элементов, на обращенных друг к другу основаниях дисков симметрично выполнены кольцевые пазы для токовых обмоток управления, стенки емкости выполнены из немагнитного материала, загрузочный и разгрузочный патрубки расположены диаметрально противоположно в средней части емкости, а токовые обмотки управления соединены с системой автоматического управления для импульсного питания с заданной частотой и силой посыла импульсов.

На чертеже показан один из вариантов реализации электромагнитного измельчителя.

Электромагнитный измельчитель содержит емкость 1 для размещения обрабатываемого продукта с загрузочным 2 и разгрузочным 3 патрубками, измельчающие элементы 4 в форме шариков из ферромагнитного материала, вал электродвигателя 5. Вал электродвигателя 5 соединен с верхним диском 6. Нижний диск закреплен на пружинах 8, смонтированных на основании емкости 1 и установленных в направляющих 9. Диски 6 и 7, выполненные из ферромагнитного материала, имеют симметрично расположенные кольцевые пазы 10 и 11 для токовых обмоток управления 12 и 13, соединенных с системой автоматического управления (не показана). Система автоматического управления работой токовых обмоток включает в себя реле времени, резисторы и коммутатор или может быть выполнена различными способами, включающими приборы и блоки управления посыла импульсов заданной частоты и амплитуды отечественного производства. Расстояние между дисками 6 и 7 составляет не более пяти диаметров шаров измельчающих элементов. Диск 6 приводится во вращение электродвигателем (не показан). Стенки емкости 1 выполнены из немагнитного материала.

Устройство работает следующим образом. В рабочий объем емкости 1 через патрубок 2 подается подлежащий обработке продукт. Приводится во вращение диск 6. Одновременно системой автоматического управления создается заданное технологией обработки импульсное питание постоянным по знаку электрическим током обмоток управления 12 и 13. Элементы устройства, выполненные из ферромагнитного материала (диски 6 и 7, измельчающие элементы 4 ) образуют его магнитную цепь, по которой проходит суммарный рабочий магнитный поток, создаваемый электрическим током заданной величины, протекающим по обмоткам управления. Магнитодвижущие силы F₁ и F₂, создаваемые токовыми обмотками 12 и 13, складываются, магнитное поле замыкается, обеспечивая промагничивание всей массы ферромагнитных измельчающих элементов и создавая в рабочем объеме емкости 1 большую магнитную индукцию основного фактора интенсификации процесса измельчения. При действии импульса постоянного тока +I: в этом случае под действием создаваемых токовыми обмотками 12 и 13 электромагнитных сил измельчающие элементы 4 намагничиваются, притягиваются и сцепляются друг с другом и поверхностями оснований дисков 6 и 7, образуя различные пространственные построения по направлению вертикальных силовых линий магнитного поля (как это показано на чертеже), осуществляя, таким образом, механическую связь между дисками 6 и 7. В промежутки между пространственными построениями и поступает продукт. При вращении диска 6 эти вертикально расположенные построения из элементов 4 искривляются, деформируются, растягиваются и разрушаются, образуя в плоскостях, параллельных поверхностям дисков, "слой скольжения" зоны силового воздействия на продукт. Под действием электромагнитных сил элементы 4 мгновенно и непрерывно организуются и образуют новые пространственные построения. Этот процесс образования структурных пространственных построений из измельчающих элементов 4, а затем их разрушение происходит мгновенно и непрерывно. В результате продукт подвергается ударно-истирающему воздействию. При этом эффекты измельчения и перемешивания продуктов осуществляются в отличие от известных устройств и устройств-прототипов без введения дополнительных элементов (роторы, мешалки и т.д.), выполняющих роль возмущающих факторов для разрушения структур из феррошаров. В результате действия электромагнитных сил диск 7 вертикально перемещается в направлении диска 6, растягивая пружины 8, в направляющих 9, вызывая уменьшение объема обработки продукта и, как следствие, увеличение коэффициента объемного заполнения рабочего объема емкости 1 ферромагнитными измельчающими элементами 4 и рост магнитной проницаемости рабочего объема, что способствует росту магнитной индукции В и, как следствие, увеличению силы и числа производственных контактов между измельчающими элементами и обрабатываемым материалом.

В зависимости от требуемой дисперсности продукта устанавливается оптимальное значение тока в обмотках управления 12 и 13 и тем самым обеспечивается заданный коэффициент объемного заполнения.

В паузе между импульсами +I₁ +I₂: при прекращении подачи питания на обмотки 12 и 13 нижний диск 7 опускается под действием силы тяжести и возвращается в исходное положение. Для исключения поворота диска 7 относительно пружин 8 предусмотрена установка направляющих 9. Происходит разрушение структурных построений из измельчающих элементов 4. При подаче импульсов тока на обмотку управления 12 и 13 процесс повторяется. При действии импульсов постоянного тока +I₁, +I₂, + I_n через определенный промежуток времени (в соответствии с требуемой технологией обработки продукта) на обмотки управления 12 и 13 подается ток большей величины. По ходу движения продукта в устройстве размер его частиц уменьшается, что требует (согласно теории измельчения) больших энергетических затрат для их дальнейшего разрушения. Поэтому системой автоматического управления работой обмоток управления обеспечивается усиление действия магнитного поля (сила импульсов тока увеличивается во времени), что приводит
к большей амплитуде возвратно-поступательного движения нижнего диска 7;
усилению ударно-истирающих воздействий между измельчающими элементами 4 в структурных группах;
сведению к минимальному объему, занимаемому измельчающими элементами, что способствует увеличению коэффициента объемного заполнения рабочего объема, а следовательно, увеличению эффекта истирания продукта по всему объему рабочей емкости 1. Увеличение истирающего воздействия способствует более тонкому измельчению.

Измельченный таким образом продукт в емкости 1 через разгрузочный патрубок 3 выходит из нее. Выполнение расстояния между верхним диском 6 и нижним диском 7 равным не более пяти диаметров шаров измельчающих элементов выбрано из условия максимизации электромагнитных параметров устройства (при тех же затратах энергии в рабочем объеме создается большее значение индукции основного фактора интенсификации процесса обработки продукта). В случае увеличения расстояния между дисками увеличивается длина силовых линий магнитного поля, а следовательно, возрастает сопротивление прохождению магнитного потока, что требует увеличения магнитодвижущих сил обмоток управления и больших затрат энергии. Выбранное максимальное расстояние между дисками (не более 5 диаметров шаров) позволяет при вертикальном перемещении нижнего диска создать большее количество структурных групп из феррошаров, увеличивая при этом число и силу производственных контактов по обрабатываемому продукту.

Все вышеперечисленные факторы способствуют интенсификации процесса измельчения, получению более тонкого помола продукта и выравниванию его гранулометрического состава, а также наблюдается выравнивание силовых нагрузок по всему объему емкости, чему способствует вертикальное расположение структурных групп из феррошаров и образование зоны обработки в плоскостях, параллельных поверхностям дисков. При этом исключаются элементы, вводимые для возмущения и разрушения структур из феррошаров. Сами диски и их смещения относительно друг друга способствуют осуществлению процесса обработки продукта.

Все это приводит к увеличению силы и числа производственных контактов между измельчающими элементами и частицами обрабатываемого продукта, способствует увеличению производительности, выравниванию гранулометрического состава частиц обрабатываемого продукта.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в том, что оно дает возможность надежно и просто регулировать эффективность измельчения продукта с небольшими затратами мощности на управление, повысить производительность и улучшить качество готовых изделий.

Использование: в кондитерском производстве для измельчения какао-продуктов. Сущность: электромагнитный измельчитель включает емкость из немагнитного материала с загрузочным и разгрузочным патрубками, расположенными диаметрально противоположно в средней части емкости. В емкости размещены ферромагнитные измельчающие элементы в форме шариков и два диска из ферромагнитного материала, верхний из которых соединен с валом электродвигателя, а нижний установлен с возможностью вертикального перемещения, причем расстояние между дисками не превышает пяти диаметров измельчающих элементов. На обращенных друг к другу основаниях дисков симметрично выполнены пазы для токовых обмоток управления, которые соединены с системой автоматического управления для импульсного питания с заданной частотой и силой посыла импульса. 1 ил.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ, включающий емкость с загрузочным и разгрузочным патрубками, электропривод, расположенные в емкости ферромагнитные измельчающие элементы в форме шариков, токовые обмотки управления, отличающийся тем, что в емкости размещены два диска из ферромагнитного материала, верхний из которых соединен с валом электродвигателя, а нижний установлен с возможностью вертикального перемещения, при этом расстояние между дисками не превышает пяти диаметров измельчающих элементов, на обращенных друг к другу основаниях дисков симметрично выполнены кольцевые пазы для токовых обмоток управления, стенки емкости выполнены из немагнитного материала, загрузочный и разгрузочный патрубки расположены диаметрально противоположно в средней части емкости, а токовые обмотки управления соединены с системой автоматического управления для импульсного питания с заданной частотой и силой посыла импульса.