РАБОЧИЙ ОРГАН СМЕСИТЕЛЯ Российский патент 1996 года по МПК B01F7/24 

Изобретение относится к конструкции устройств для смешения двух или более ингредиентов, например жидкостей, сыпучих веществ или их комбинаций, в частности для производства теста, кремов, паст и др.

Известен рабочий орган смесителя, содержащий два вала, расположенные в вертикальной плоскости и отстоящих друг от друга на некотором расстоянии, на каждом из которых закреплена одна рамка. Причем на одном из валов нижняя сторона рамки повернута относительно верхней стороны на некоторый угол вокруг оси вращения вала по часовой стрелке, а на другом валу против часовой стрелки. Верхние и нижние стороны рамок, равные по ширине, выполнены прямолинейными [1]
Недостаток этого рабочего органа невысокая эффективность смешения. Это выражается в том, что недостаточно полно реализуются скоростные характеристики рабочего органа при повышенных скоростях вращения.

Известен рабочий орган смесителя, содержащий два вала, расположенные в вертикальной плоскости и отстоящие на некотором расстоянии друг от друга, на каждом из которых закреплены две тонкие рамки, ортогонально ориентированные друг к другу. Боковые стороны рамок в направлении вращения имеют заостренную кромку [2]
Недостатками рабочего органа смесителя являются низкая эффективность перемешивания обрабатываемых ингредиентов и повышенные затраты энергии и времени на перемешивание.

Задача изобретения повышение эффективности смешения ингредиентов.

Это достигается тем, что рабочий орган смесителя содержит два параллельно расположенных вала, отстоящих на некотором расстоянии друг от друга, на каждом из которых закреплены две рамки, верхние и нижние стороны которых ортогонально ориентированы друг к другу. Верхние и нижние стороны рамок на одном валу выполнены в форме двух сопряженных между собой дуг, выпуклости которых направлены в противоположные стороны в виде фигуры и являются зеркальным отображением верхних и нижних сторон рамок второго вала. Боковые стороны рамок первого вала выполнены в форме двух сопряженных между собой дуг, выпуклости которых направлены в одну сторону в виде фигуры , и являются зеркальным отображением боковых сторон рамок второго вала. При этом длин верхних и нижних сторон рамок одинаковы.

На фиг. 1 показана конструктивная схема рабочего органа смесителя; на фиг. 2 вид А фиг.1; на фиг.3 сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 5 боковая сторона одних рамок; на фиг.6 вид Г на фиг.5; на фиг.7 боковая сторона других рамок; на фиг.8 вид Д на фиг.5; на фиг.9 проекционный рисунок одного вала с рамками; на фиг.10 проекционный рисунок другого вала с рамками; на фиг.11 схема работы рабочего органа смесителя; на фиг. 12 профиль вертикальной составляющей скорости по высоте рамок; на фиг.13 механизм взаимодействия боковой стороны рамки с частицей ингредиента.

Рабочий орган смесителя (фиг.1 и 2) состоит из двух валов 1 и 2; с рамками на валу 1 закреплена пара рамок 3 и 4, а на валу 2 пара рамок 5 и 6. Валы 1 и 2 имеют оси 7, 8 соответственно, расстояние между которыми а. И верхние, и нижние стороны рамок 3 и 4 развернуты друг относительно друга на угол α₁ а верхние и нижние стороны рамок 5 и 6 развернуты друг относительно друга на угол α₂ причем α₁= α₂ Рамки 5 и 6 повернуты относительно рамок 3 и 4 на угол β где β α₁= α₂, по отношению к вертикальной плоскости 9, совпадающей с плоскостью чертежа. Высота рамок 3 6 b. Длины верхних и нижних сторон рамок с, причем выполняется условие > . Верхние стороны рамок 3 6 приведены в сечении Б Б (фиг.3), а нижние стороны рамок 3 6 в сечении В-В (фиг. 4), причем верхние и нижние стороны рамок 3 и 4 выполнены в виде , а верхние и нижние стороны рамок 5 и 6 в виде . Верхние стороны рамок 3 и 4 соединены с их нижними сторонами боковыми; каждая боковая сторона выполнена в виде (фиг.5 и 6), которая выгнута по криволинейной поверхности относительно вертикальной линии m, проходящей через середину боковой поверхности на расстоянии K₁= от его концов, где К₂ ширина элемента. Точка перегиба n расположена по высоте на расстоянии b₁ f₁b, где f₁ коэффициент, принимающий значения в промежутке 0; 1[ Верхние стороны рамок 5 и 6 соединены с их нижними сторонами боковыми; каждая боковая сторона выполнена в виде (фиг.7 и 8), которая выгнута по криволинейной поверхности относительно вертикальной линии Р, проходящей через середину боковой стороны на расстоянии K₃= от его концов, где К₄ ширина элемента. Точка перегиба q расположена по высоте на расстоянии b₂ fb2

Рабочий орган смесителя функционирует следующим образом.

В емкость 10 (фиг. 11) помещают смешиваемые ингредиенты 11 и рабочий орган смесителя. Рамки вращаются синхронно навстречу друг другу по направлению вращения (Н.В.) с угловыми скоростями и . Под действием вращающихся пар рамок 3, 4 и 5, 6 смешиваемые ингредиенты 11 сначала образуют две локальные вращающиеся навстречу друг другу зоны смешения 12 и 13, которые впоследствии инициируют (за счет вязкости среды) движение по всему объему емкости 10. За счет центробежных сил ингредиенты от осей 7 и 8 перемещаются на периферию рамок 3 6. Направление выпуклостей на верхних и нижних сторонах пар рамок 3 6 против вращения способствует некоторому торможению частиц в верхней и нижней зонах рамок, что приводит к возникновению локальных зон противотечения частиц ингредиентов, что также способствует развитию процесса смешения. Боковые стороны l₁,l₂,l₃,l₄,l₅,l₆,l₇,l₈, рамок 3, 4 и 5, 6 от верхних до нижних сторон воздействуют на частицы ингредиентов, перемещая их не только в горизонтальной плоскости S_г; но и в вертикальной S_в вдоль рамок 3, 4 и 5, 6 как вверх, так и вниз по высоте емкости 10, так как геометрия боковых сторон в немалой степени определяет характер изменения вертикальной составляющей скорости V_втечения смешиваемых ингредиентов (фиг.12), увеличивая длительность взаимодействия их с рабочим органом, дополнительно измельчая и перемешивая (фиг.13). В межосевой зоне 14 происходит интенсивное перемешивание ингредиентов 11 за счет мощных локальных вихревых зон, которые образуются при вращении рамок 3, 4 и 5, 6. Пространственная винтоподобность боковых сторон рамок 3, 4 и 5, 6 приводит к тому, что поток вдоль них будет закрученным. Закрученный поток смешиваемых ингредиентов 11 будет сливаться с рабочего органа 9 верхних и нижних сторон рамок, а забор будет происходить как в зоне возле осей 7 и 8, так и в зоне выступов боковых сторон.

Как следует из описания конструкции рабочего органа смесителя и его работы, предлагаемый рабочий орган позволяет эффективно смешивать различные по вязкости ингредиенты.

Работа органа смесителя, основанная на использовании центробежного и пропеллерного принципов, приводит к уменьшению времени смешения и количества потребляемой электроэнергии, а также получению смеси с более мелкодисперсной структурой, а значит, и более однородной по качеству.

Сущность изобретения: рабочий орган смесителя содержит два параллельно расположенных вала, которые отстоят друг от друга на некотором расстоянии. На каждом из валов закреплены две рамки, верхние и нижние стороны которых ортогональны между собой, причем длина верхней стороны каждой рамки равна длине ее нижней стороны. Каждая боковая сторона рамок, закрепленных на одном валу, имеет вид , а каждая нижняя и верхняя стороны рамок - вид S. Каждая боковая сторона рамок, закрепленных на другом валу, имеет форму , а каждая нижняя и верхняя стороны рамок выполнены в виде фигуры . 13 ил.

РАБОЧИЙ ОРГАН СМЕСИТЕЛЯ, содержащий два параллельно расположенных вала, на каждом из которых закреплены две рамки, верхние и нижние стороны которых ортогонально ориентированы друг к другу, отличающийся тем, что каждая боковая сторона рамок, закрепленных на первом валу, имеет форму двух сопряженных между собой дуг, выпуклости которых направлены в одну сторону, а каждая нижняя и верхняя стороны рамок имеет форму двух сопряженных между собой дуг, выпуклости которых направлены в противоположные стороны, каждая боковая сторона рамок, закрепленных на втором валу, имеет форму двух сопряженных между собой дуг, выпуклости которых направлены в одну сторону, и является зеркальным отображением боковых сторон рамок первого вала, а каждая нижняя и верхняя стороны рамок имеет форму двух сопряженных между собой дуг, выпуклости которых направлены в противоположные стороны, и является зеркальным отображением верхних и нижних сторон рамок первого вала, причем длины верхних и нижних сторон рамок одинаковы.