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

Изобретение относится к конструкциям 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, расположенных 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, выраженная в том, что недостаточно полно реализуются скоростные характеристики рабочего органа при повышенных скоростях вращения.

Известен рабочий орган смесителя, содержащий два вала, расположенных в вертикальной плоскости и отстоящих 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 такого рабочего органа смесителя являются низкая эффективность перемешивания обрабатываемых ингредиентов и повышение затраты энергии и времени на перемешивание.

Задача изобретения повышение эффективности смешения ингредиентов.

Задача решается тем, что рабочий орган смесителя содержит два параллельно расположенных вала, отстоящих на некотором расстоянии друг от друга. На первом валу закреплены чередующиеся друг за другом рамки, имеющие вид и , состоящие из одной нижней и двух боковых сторон, при этом и нижняя сторона имеет форму сопряженных между собой дуг, выпуклости которых направлены в противоположные стороны, число рамок на валу нечетное. Кроме того, верхние концы боковых сторон рамок скреплены с ободом и повернуты относительно нижних концов на угол 0< α< 2 π, так как боковые стороны имеют вид пространственных винтовых линий. На втором валу закреплены две рамки, верхние и нижние стороны которых ортогонально ориентированы друг к другу. Верхние стороны рамок выполнены прямолинейными, а нижние стороны в виде фигуры т. е. сопряженных между собой дуг, выпуклости которых направлены в противоположные стороны, причем длина верхних сторон меньше длины нижних сторон. Верхние стороны рамок повернуты относительно нижних сторон на угол 0< β< 2π так что боковые стороны рамок образуют пространственные винтовые линии, при этом вал с рамками расположен внутри рамок первого вала.

На фиг. 1 показана конструктивная схема рабочего органа смесителя; на фиг.2 вид А на фиг.1; на фиг.3 сечение Б-Б на фиг.2; на фиг.4 сечение В-В на фиг.2; на фиг.5 сечение Г-Г на фиг.1; на фиг.6 сечение Д-Д на фиг.1; на фиг. 7 схема работы рабочего органа смесителя.

Рабочий орган смесителя (фиг.1 и 2) состоит из двух параллельных валов 1 и 2 с рамками: на валу 1 закреплены чередующиеся друг за другом рамки 3 5 вида и с ободом 6 (число рамок нечетное),а на валу 2 рамки 7 и 8. Валы 1 и 2 имеют оси 9 и 10 соответственно, расстояние между которыми а. Верхние концы 12, 14, 16, 18, 20 и 22 боковых сторон рамок 3 5 вала 1 l₁, l₂. l₃, l₄, l₅, l₆ повернуты относительно нижних концов 11, 13, 15, 17, 19 и 21 на угол 0<α< 2π против часовой стрелки, где α= fπ (f действительное число f∈ 0; + ∞ [). Таким образом, боковые стороны рамок 3 5 являются винтообразными. Высота рамок 3 5 b. На валу 2 нижние ортогонально расположенные стороны рамок 7 и 8 повернуты относительно верхних ортогонально расположенных сторон на угол 0 < β< 2π где β= gπ (g действительное число g∈0; + ∞ [). Таким образом боковые стороны рамок 7 и 8 l₇, l₈, l₉, l₁₀ являются винтообразными. Высота рамок 7 и 8 с, притом с < b. В сечении Б-Б (фиг.3) приведена нижняя сторона рамок 3 и 5. В сечении В-В (фиг.4) изображена нижняя сторона рамки 4. Верхние прямолинейные стороны рамок 7 и 8 приведены в сечении Г-Г (фиг. 5), а нижние стороны рамок 7 и 8, имеющие вид , изображены в сечении Д-Д (фиг.6).

Рабочий орган смесителя функционирует следующим образом.

В емкость 23 (фиг.7) помещают смешиваемые ингредиенты 24 и рабочий орган смесителя. Рамки вращаются вокруг осей 9 и 10 по направлению вращения (Н.В.) с угловыми скоростями ω и ω Под действием вращающихся рамок 3 5, закрепленных на валу 1, и рамок 7 и 8, закрепленных на валу 2, смешиваемые ингредиенты сначала образуют две локальные вращающиеся навстречу, вложенные одна в другую, зоны смешения 25 и 26, которые впоследствии инициируют за счет вязкости среды движения по всему объему емкости. За счет центробежных сил ингредиенты перемещаются от осей вращения рамок в стороны. Боковые стороны l₁, l₂, l₃, l₄, l₅, l₆ рамок 3 5 и l₇, l₈, l₉, l₁₀ рамок 7 и 8 воздействуют на частицы ингредиентов, перемещая их не только в горизонтальной плоскости, но и вертикальной как вниз вдоль рамок 7 и 8, так и вверх вдоль рамок 3 5, т.е. по высоте емкости 22. Геометрия боковых сторон в немалой степени определяет характер изменения вертикальной составляющей скорости течения смешиваемых ингредиентов и, кроме того, увеличивает длительность взаимодействия с рабочим органом, дополнительно измельчая и перемешивая ингредиенты. Но так как происходит приращение линейной скорости при движении от верхних сторон к нижним у рамок 7 и 8, вследствие геометрии, то в среде организуется дополнительное вертикальное течение, направленное сверху вниз, что также улучшает качество смешения. В зоне 27 происходит интенсивное перемешивание ингредиентов 24 за счет взаимодействия мощных локальных вихревых зон, которые образуются при вращении рамок 3 5 и 7, 8. Так как боковые стороны рамок винтообразные, то потоки, организуемые ими, будут закрученными. У рамок 3 5 забор будет происходить в зоне 28 у вала 1 и сходить в зоне 29, а у рамок 7 и 8 забор будет происходить в зоне 30 у вала 2, а сходить в зоне 31 у нижних сторон рамок.

Как следует из описания конструкции рабочего органа смесителя и его работы, предлагаемый рабочий орган позволяет эффективно смешивать различные по вязкости ингредиенты, уменьшая время смешения и повышая качество приготовляемой смеси.

Сущность изобретения: рабочий орган состоит из двух параллельно расположенных валов, отстоящих друг от друга на некотором расстоянии. На первом валу закреплены чередующиеся друг за другом рамки. Верхние концы боковых сторон рамок скреплены ободом и повернуты относительно нижних концов на угол 0 < α < 2π На втором валу закреплены две рамки, верхние и нижние стороны которых ортогонально ориентированы друг к другу. Верхние стороны рамок - прямолинейные, а нижние - изогнутые. 7 ил.

РАБОЧИЙ ОРГАН СМЕСИТЕЛЯ, содержащий два параллельно расположенных вала с рамками, отличающийся тем, что на первом валу закреплены чередующиеся одна за другой незамкнутые рамки, состоящие из двух боковых и одной нижней сторон, нижняя сторона одной рамки имеет форму сопряженных между собой дуг, расположенных в вертикальной плоскости, выпуклости которых направлены в противоположные стороны, нижняя сторона следующей рамки имеет форму сопряженных между собой дуг, расположенных в вертикальной плоскости, выпуклости которых направлены в противоположные стороны, причем выпуклости дуг нижних сторон чередующихся рамок направлены в противоположные стороны, верхние концы боковых сторон рамок скреплены ободом и повернуты относительно нижних концов на угол 0<α<2π, так что боковые стороны образуют пространственные винтовые линии, число рамок нечетное, на втором валу закреплены две рамки, верхние и нижние стороны которых ортогонально ориентированы одна к другой, причем верхние стороны рамок выполнены прямолинейными, а нижние стороны имеют форму сопряженных между собой дуг, выпуклости которых направлены в противоположные стороны, длина верхних сторон меньше длины нижних сторон, верхние стороны рамок повернуты относительно нижних сторон на угол 0<β<2π,< так что боковые стороны образуют пространственные винтовые линии, при этом вал с рамками расположен внутри рамок первого вала.