УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОНКОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ КРАХМАЛСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ Российский патент 1995 года по МПК C08B30/02 

Изобретение относится к оборудованию для крахмалопаточной промышленности, в частности к устройствам для тонкого измельчения крахмалсодержащего сырья, и может найти применение в смежных отраслях промышленности, например в консервной и др.

Известно устройство для тонкого измельчения крахмалсодержащего сырья, включающее разгонный ротор, состоящий из несущего диска и закрепленных на нем лопаток, корпус, снабженный установленными на его внутренней поверхности отражательными элементами, молотковый ротор для предварительного измельчения сырья и закрепленную на корпусе между роторами решетку [1]
Недостатком известного устройства является сложность изготовления решетки с ситовыми поверхностями, отсутствие отцеживания части жидкой фазы из суспензии после решетки уменьшает эффект ударного измельчения твердых частиц из-за низкой концентрации их в продукте, обусловливая высокую энергоемкость известного устройства.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для тонкого измельчения крахмалсодержащего сырья, содержащее корпус с разгрузочным окном и загрузочным бункером, установленный на валу разгонный диск с закрепленными на нем ударными элементами, расположенные в зоне загрузки пластинчатые ножи, молотки для предварительного измельчения сырья, перфорированный разгонный цилиндр, решетку, размещенную между молотками и разгонным цилиндром, и сетчатую обечайку с установленным на ней кольцом, на котором закреплены отражательные элементы, чередующиеся в радиальном направлении с ударными элементами разгонного диска, при этом парные обращенные одна к другой поверхности ударных и отражательных элементов расположены с зазором [2]
Недостаток известного устройства заключается в том, что в нем не используется для дополнительного тонкого измельчения крахмалсодержащего сырья кинетическая энергия потоков измельчаемого продукта, движущихся с большими окружными скоростями в радиальных зазорах между парными, взаимообращенными внешними и внутренними поверхностями ударных и отражательных элементов. Это приводит к необходимости работы известного устройства при больших окружных скоростях их рабочих органов и, как следствие, к завышенным показателям его удельной энергоемкости.

Данное устройство позволяет увеличить степень измельчения крахмалсодержащего сырья при одновременном уменьшении энергоемкости устройства.

Это достигается тем, что в устройстве для тонкого измельчения крахмалсодержащего сырья, содержащем корпус с разгрузочным окном и загрузочным бункером, установленный на валу разгонный диск с закрепленными на нем ударными элементами, расположенные в зоне загрузки пластинчатые ножи, молотки для предварительного измельчения сырья, перфорированный разгонный цилиндр, решетку, размещенную между молотками и разгонным цилиндром, и ситчатую обечайку с установленным на ней кольцом, на котором закреплены отражательные элементы, чередующиеся в радиальном направлении с ударными элементами разгонного диска, при этом парные обращенные одна к другой поверхности ударных и отражательных элементов расположены с зазором, согласно изобретению ударные и отражательные элементы разделены радиальными щелевыми каналами, ширина которых меньше ширины ударных и отражательных элементов, а парные обращенные друг к другу поверхности каждого ударного и отражательного элемента выполнены с продольным пазом, параллельным оси разгонного диска, при этом глубина продольного паза равна (1-20)е, а ширина (2-3)е, где е величина зазора между парными обращенными одна к другой поверхностями ударных и отражательных элементов. Кроме того, ударные и отражательные элементы выполнены в виде съемных пальцев трапециедальной формы с продольными пазами на боковой поверхности, параллельными оси разгонного диска, при этом каждый палец установлен с возможностью поворота относительно своей оси. Устройство снабжено также установленным концентрично ситчатой обечайке разграничительным цилиндром, образующим кольцевую камеру фильтрата, соединенную посредством патрубка с корпусом перед его разгрузочным окном, причем патрубок снабжен средством регулирования его гидравлического сопротивления.

В описываемом устройстве при вращательном движении измельчаемой массы с окружными скоростями, близкими окружной скорости разгонного диска, в кольцевых зазорах между внешними поверхностями ударных элементов и внутренними поверхностями отражательных элементов имеют место, дополнительное тонкое измельчение, кавитационное разрушение твердых частиц и одновременно ударное измельчение их, происходящее за счет использования кинетической энергии вращательного движения продукта в кольцевых зазорах. Благодаря указанному дополнительному тонкому измельчению сырья энергоемкость устройства уменьшается.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 установка взаимозаменяемых съемных пальцев; на фиг. 4 съемный палец.

Устройство для тонкого измельчения крахмалсодержащего сырья содержит корпус 1 с разгрузочным окном 2, установленный на валу 3 разгонный диск 4, закрепленные на последнем ударные элементы 5, молотки 6 для предварительного измельчения сырья, перфорированный разгонный цилиндр 7, пластинчатые ножи 8, закрепленные на крышке 9 загрузочного бункера 10, решетку 11, размещенную между молотками и разгонным цилиндром, и ситчатую обечайку 12. На наружной поверхности перфорированного разгонного цилиндра 7 выполнены выступы 13, причем угол наклона каждого выступа относительно оси разгонного цилиндра 7 составляет 30-75^о.

Молотки 6 установлены на осях 14 через дистанционные шайбы 15. К ситчатой обечайке 12 прикреплено кольцо 16 с отражательными элементами 17, чередующимися в радиальном направлении с ударными элементами 5 разгонного диска. Для предотвращения скольжения сырья внутри бункера закреплены ребра 18. В разгонном цилиндре 7 выполнены перфорированные отверстия 19. Каждый ударный элемент 5 и каждый отражательный элемент 17 по дугам окружностей размещения их соответственно на разгонном диске 4 и на кольце 16 разделены между собой радиальными щелевыми каналами 20, ширина которых меньше ширины ударных и отражательных элементов.

Каждый ударный и отражательный элемент на парных обращенных одна к другой поверхностях имеет продольный паз 21, параллельный оси разгонного диска, при этом глубина паза составляет (1-2)е, а ширина паза (2-3)е, где е величина зазора 22 между парными обращенными одна к другой поверхностями ударных и отражательных элементов.

Целесообразно ударные и отражательные элементы выполнять в виде взаимозаменяемых съемных пальцев 23 трапециедальной формы в продольных сечениях, при этом на всех боковых поверхностях 24 каждого пальца выполнены продольные пазы 25 с размерами, аналогичными пазам 21 ударных и отражательных элементов, и параллельные оси пальцев. Каждый палец установлен на разгонном диске 4 или соответственно на кольце 16 с возможностью поворота вокруг своей оси и зафиксирован в рабочем положении хвостовой частью 26.

Концентрично ситчатой обечайке 12 установлен разграничительный цилиндр 27, закрепленный между крышкой 9 и кольцом 16, а образованная между ними кольцевая камера 28 фильтрата патрубками 29 соединена с корпусом 1 перед его разгрузочным окном 2. На патрубке 29 установлено средство 30 регулирования величины гидравлического сопротивления патрубка. Ударные элементы 5 выполнены совместно с кольцевым основанием 31. Между разгонным диском 4 и кольцевым основанием 31 установлено средство 32 осевого перемещения кольцевого основания.

Устройство работает следующим образом.

Исходное сырье, например картофель, через загрузочный бункер 10 попадает на пластинчатые ножи 8. Под действием пластинчатых ножей 8 и ребер 18 загрузочного бункера клубни картофеля превращаются в грубо раздробленную массу, поступающую в зону действия молотков 6, которыми картофельная масса интенсивно измельчается, продавливается через решетку 11, попадает на вращающийся перфорированный разгонный цилиндр 7 и через отверстия 19 перфорации выбрасывается на ситчатую обечайку 12.

В массе, предварительно измельченной молотками 6, содержится значительное количество свободного крахмала и картофельного сока, составляющих высвобожденную жидкую фазу измельчаемого продукта. При поступлении его на ситчатую обечайку 12 во вращательном движении относительно ее поверхности часть жидкой фазы процеживается фильтруется и направляется в кольцевую камеру 28 фильтрата, т. е. в пространство между ситчатой обечайкой 12, разграничительным цилиндром 27, крышкой 9 корпуса 1 и кольцом 16. Из этой камеры фильтрат через патрубок 29 отводится в корпус 1 перед его разгрузочным окном 2.

Через ситчатую обечайку 12 в поле центробежных сил отцеживается значительная часть жидкой фазы измельчаемого продукта. В результате концентрация твердых частиц в продукте, поступающем на тонкое измельчение, возрастает, что способствует увеличению эффекта измельчения. Степень концентрации твердых частиц в измельчаемой массе путем отделения части свободной жидкости фильтрацией ее через ситчатую обечайку 12 устанавливается применением средства 30 регулирования величины гидравлического сопротивления патрубка 29 и ограничивается необходимостью сохранения подвижности обезвоженного продукта под воздействием выступов 13 в кольцевом пространстве между ситчатой обечайкой 12 и перфорированным разгонным цилиндром 7.

Под воздействием выступов 13 и вентиляционного эффекта, создаваемого разгонным диском с ударными элементами 5, продукт поступает на тонкое измельчение, осуществляемое при прохождении измельчаемой массы через радиальные щелевые каналы 20 между ударными элементами 5 и отражательными элементами 17. Тонкое ударное измельчение твердых частиц происходит за счет взаимодействия их с неподвижными отражательными элементами 17 при больших ускорениях, сообщенных частицами ударными элементами, находящимися совместно с разгонным диском во вращательном движении. Одновременно при последовательном прохождении твердых частиц через радиальные щелевые каналы 20 между ударными элементами и через каналы 20 между отражательными элементами имеет место кавитационное разрушение измельчение частиц. Кавитационное разрушение частиц вызвано высокочастотным, происходящим в пульсирующем режиме перекрытием радиальных щелевых каналов 20 между ударными элементами быстровращающегося разгонного диска 4 внутренними поверхностями неподвижных отражательных элементов 17, когда гидростатическое давление, воздействующее на находящуюся в каналах измельчаемую массу, резко падает от максимального значения в перекрытых каналах 20 между ударными элементами до минимального значения в каналах 20 между отражательными элементами в моменты периодических совмещений каналов при вращении разгонного диска 4.

Процесс одновременного ударного и кавитационного тонкого разрушения повторяется при прохождении измельчаемой массы каждой концентрически совмещенной пары "ударные элементы отражательные элементы" в направлении от оси к периферии устройства.

В описываемом устройстве имеет место дополнительное тонкое измельчение твердых частиц, обеспечиваемое следующим образом.

При вращательном движении измельчаемой массы с окружными скоростями, близкими к окружной скорости разгонного диска 4, в кольцевых зазорах 22 между внешними поверхностями ударных элементов 5 и внутренними поверхностями отражательных элементов 17, при высокочастотных и пульсирующем режиме чередующихся перекрытиях и совмещениях продольных пазов 21 имеет место кавитационное разрушение твердых частиц и одновременно ударное измельчение их, происходящие за счет использования кинетической энергии вращательного движения продукта в кольцевых зазорах 22.

Благодаря указанному дополнительному тонкому измельчению энергоемкость устройства уменьшается.

Наибольший эффект дополнительного тонкого измельчения крахмалсодержащего сырья достигается при глубине и ширине пазов 21, соответственно равных (1-2)е и (2-3)е, где е величина зазора 22. При отклонении от указанных соотношений размеров пазов 21 дополнительный эффект тонкого измельчения не достигает наибольших величин.

По мере абразивного износа ударных и отражательных элементов радиальные и торцевые зазоры между их рабочими поверхностями увеличиваются, в результате чего коэффициент тонкого измельчения крахмалсодержащего сырья недопустимо уменьшается. Средство 32 осевого перемещения кольцевого основания 31 с ударными элементами 5 или с взаимозаменяемыми пальцами 23 в сторону кольца 16 с отражательными элементами в сочетании с трапецеидальной формой ударных и отражательных элементов в их продольном сечении обеспечивает регулировку величины указанных зазоров при наладке и в процессе эксплуатации устройства.

Ударные и отражательные элементы, выполненные в виде взаимозаменяемых съемных пальцев 23 трапециедальной в продольном сечении формы (пирамидальные), устанавливаются на кольцевых основаниях 31 и 33 соответственно с возможностью поворота их вокруг оси и фиксируются в рабочем положении своей хвостовой частью 26 с образованием радиальных каналов 20. Продольные пазы 25 на всех боковых поверхностях 24 пальцев имеют размеры, аналогичные пазам 21 ударных и отражательных элементов. При износе боковых поверхностей 24 пальцев 23 и их пазов 25 пальцы поворачиваются вокруг своих осей, чем обеспечивается многократность их использования. Применение съемных взаимозаменяемых пальцев снижает потребность в износостойких материалах при изготовлении устройства.

Эффект дополнительного кавитационного и ударного измельчения позволяет уменьшить скорости вращения разгонного диска 4 с соответствующим снижением энергоемкости устройства при лучших показателях тонкого измельчения.

Таким образом, за счет того, что каждый ударный и отражательный элементы на своих парных взаимообращенных поверхностях имеют продольные пазы, параллельные оси устройства, достигается эффект дополнительного тонкого измельчения крахмалсодержащего сырья.

Эффект дополнительного тонкого измельчения позволяет уменьшить скорость вращения разгонного диска с соответствующим уменьшением энергоемкости устройства.

Предварительное отделение через ситчатую обечайку жидкости от измельчаемого сырья перед поступлением его на рабочие органы тонкого измельчения, регулируемое посредством изменения гидравлического сопротивления патрубка, соединяющего кольцевую камеру фильтрата с корпусом перед выходным отверстием корпуса, обеспечивает оптимальную концентрацию твердых частиц в продукте перед тонким измельчением, за счет чего эффективность тонкого измельчения повышается.

Применение взаимозаменяемых съемных пальцев с продольными пазами на всех боковых поверхностях их за счет возможности многократного поворота пальцев вокруг своей оси обеспечивает повышение длительности работы устройства без замены изношенных пальцев новыми.

Оптимизация рабочих размеров продольных пазов ударных и отражательных элементов и съемных пальцев обеспечивает достижение максимально возможной эффективности тонкого измельчения.

Использование: изобретение относится к оборудованию для крахмалопаточной промышленности, в частности к устройствам для тонкого измельчения крахмалсодержащего сырья, и может найти применение в смежных отраслях промышленности, например в консервной и др. Сущность изобретения: в устройстве для тонкого измельчения крахмалсодержащего сырья ударные и отражательные элементы разделены радиальными щелевыми каналами. Ширина щелевых каналов меньше ширины ударных и отражательных элементов. Парные обращенные друг к другу поверхности каждого ударного и отражательного элемента выполнены с продольным пазом, параллельным оси разгонного диска. При этом глубина продольного паза равна (1 2)e, а ширина (2 3)e, где e величина зазора между парными обращенными одна к другой поверхностями ударных и отражательных элементов. Кроме того, ударные и отражательные элементы выполнены в виде съемных пальцев трапецеидальной формы с продольными пазами на боковой поверхности. Пазы параллельны оси разгонного диска. Каждый палец установлен с возможностью поворота относительно своей оси. Устройство снабжено также установленным концентрично ситчатой обечайке разграничительным цилиндром, образующим кольцевую камеру фильтрата. Камера фильтрата соединена посредством патрубка с корпусом перед его разгрузочным окном. Патрубок снабжен средством регулирования его гидравлического сопротивления. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОНКОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ КРАХМАЛСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ, содержащее корпус с разгрузочным окном и загрузочным бункером, установленный на валу разгонный диск с закрепленными на нем ударными элементами, расположенные в зоне загрузки пластинчатые ножи, молотки для предварительного измельчения сырья, перфорированный разгонный цилиндр, решетку, размещенную между молотками и разгонным цилиндром, и ситчатую обечайку с установленным на ней кольцом, на котором закреплены отражательные элементы, чередующиеся в радиальном направлении с ударными элементами разгонного диска, при этом парные обращенные одна к другой поверхности ударных и отражательных элементов расположены с зазором, отличающееся тем, что ударные и отражательные элементы разделены радиальными щелевыми каналами, ширина которых меньше ширины ударных и отражательных элементов, а парные обращенные одна к другой поверхности каждого ударного и отражательного элемента выполнены с продольным пазом, параллельным оси разгонного диска, при этом глубина продольного паза равна 1 2, а ширина 2 3 величинам зазора между парными обращенными одна к другой поверхностями ударных и отражательных элементов. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ударные и отражательные элементы выполнены в виде съемных пальцев трапецеидальной формы с продольными пазами на боковой поверхности, параллельными оси разгонного диска, при этом каждый палец установлен с возможностью поворота относительно своей оси. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено установленным концентрично ситчатой обечайке разграничительным цилиндром, образующим кольцевую камеру фильтрата, соединенную посредством патрубка с корпусом перед его разгрузочным окном, причем патрубок снабжен средством регулирования его гидравлического сопротивления.