ПЕРЕМЕШИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2015 года по МПК B01F3/12 

Изобретение относится к перемешивающему устройству и к перемешивающему узлу, оснащенному подобным устройством, а также к способу изготовления препарата.

Указанное устройство и перемешивающий узел предназначены, в частности, для изготовления препарата, в частности, для диспергирования частиц в препарате.

Из уровня техники известен способ изготовления препаратов путем перемешивания веществ в баке и введения порошкообразных частиц в указанный бак для внедрения их в смесь.

Такие препараты часто изготавливаются, например, для применения в фармацевтике, косметике, агропищевой промышленности и в других отраслях. В частности, при применении в фармацевтике или косметике внедренные частицы могут составлять активный ингредиент композиции и поэтому должны быть внедрены в смесь в очень точных пропорциях. Кроме того, окончательная смесь должна быть максимально гомогенной.

Известны перемешивающие узлы для производства подобных препаратов. Согласно наиболее распространенной технологии данные узлы содержат бак, в котором поддерживается низкое давление и который предназначен для приема смеси, ротор, содержащий перемешивающие лопатки и взаимодействующий с двигательными средствами, и статор, содержащий круговой обод, окружающий ротор и имеющий радиальные отверстия для прохода смеси, вытесняемой указанным ротором.

Для внедрения частиц в препарат, как правило, используются два способа.

Согласно первому способу частицы вводят путем всасывания в бак, в котором поддерживается низкое давление, посредством линии транспортировки, подводимой ко дну бака, в боковом направлении относительно узла ротора и статора. Линия транспортировки снабжена клапаном, выполненным с возможностью управления введением частиц в бак. Внедряемые в смесь частицы циркулируют в баке, следуя по конвекционной траектории смеси в баке. Однако в этом случае интенсивность вводимого потока непосредственно связана с уровнем разрежения в баке. Соответственно, для увеличения интенсивности потока вводимых частиц необходимо увеличивать разрежение. Однако, в зависимости от вязкости смеси в баке слишком высокий уровень разрежения создает слишком быстрый проход частиц через смесь, и всосанные частицы приклеиваются к верхней части бака, что создает проблемы, связанные с очисткой и потерей продукта. Это, в частности, важно, когда впрыскиваемый продукт является активным ингредиентом окончательной смеси, который из-за этого может быть введен в недостаточном количестве.

Согласно второму способу перемешивающий узел оснащен внешней трубой, обеспечивающей рециркуляцию препарата. В этом варианте выполнения порошкообразные частицы вводят бак посредством линии транспортировки, входящей во внешнюю трубу, образующую контур рециркуляции. Однако этот способ создает проблемы по очистке указанной внешней трубы. Кроме того, интенсивность вводимого потока порошка ограничена размерами внешней трубы и скоростью циркуляции потока в ней.

Для того чтобы устранить эти недостатки, заявитель разработал третий способ, позволяющий эффективно распределять частицы в смеси с высокой скоростью потока со снижением потери продукта. Этот способ описан в патентном документе Франции №2929133.

Согласно этому способу частицы вводят путем всасывания в бак, в котором поддерживается низкое давление, посредством линии транспортировки, входящей в бак на роторе, являющемся частью узла, образованного ротором и статором. Линия транспортировки снабжена клапаном, выполненным с возможностью управления введением частиц в бак. Внедряемые в смесь частицы вводят таким образом непосредственно в сердцевину смеси и зоны турбулентности и энергично впрыскивают в смесь, циркулирующую в баке.

Подобная система позволяет гарантировать эффективное гомогенное перемешивание с высокой скоростью потока (уменьшено время введения и время перемешивания).

Однако подобная система также имеет определенные недостатки. В частности, может возникнуть необходимость в дополнительном улучшении введения порошка и предотвращении засорения и смачивания клапана введения.

Задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы устранить указанные недостатки. Эта задача решена посредством перемешивающего устройства, содержащего:

- по меньшей мере один ротор, поддерживающий перемешивающие лопатки и выполненный с возможностью взаимодействия с по меньшей мере одним средством приведения в движение для обеспечения возможности вращения ротора,

- круговой обод, окружающий ротор и образующий статор, причем указанный обод имеет по меньшей мере одно осевое отверстие и радиальные отверстия для перемешивания, соотнесенные с перемешивающими лопатками для прохода смеси через указанные отверстия,

- по меньшей мере одну линию транспортировки частиц, транспортирующую частицы, предназначенные для внедрения в указанную смесь, и входящую в указанный обод, отличающегося тем, что круговой обод имеет отсек рециркуляции, расположенный между линией транспортировки и радиальными отверстиями для перемешивания, причем указанный отсек рециркуляции содержит по меньшей мере два расположенных последовательно в осевом направлении ряда радиальных отверстий.

Таким образом, путем обеспечения наличия дополнительного отсека рециркуляции, образованного в ободе, на линии транспортировки частиц создается небольшое дополнительное низкое давление, которое облегчает введение и смачивание указанных частиц и отсутствие смачивания указанной линии.

Предпочтительно средство приведения в движение представляет собой узел приведения в движение, содержащий указанное средство приведения в движение и приводной вал, связанный с ротором средства приведения в движение.

В предпочтительном варианте изобретения узел приведения в движение поддерживает по меньшей мере одну часть линии транспортировки.

Предпочтительно, узел приведения в движение содержит ротор и круговой обод.

В предпочтительном варианте изобретения узел приведения в движение содержит средства для прикрепления к перемешивающему баку, причем, предпочтительно, указанные крепежные средства выполнены герметичными.

Предпочтительно, линия транспортировки проходит через указанные крепежные средства, предназначенные для прикрепления к баку.

В одном отдельном варианте изобретения узел приведения в движение содержит два соосных ротора.

В предпочтительном варианте изобретения перемешивающие лопатки выполнены с возможностью всасывания смеси через осевое отверстие кругового обода и вытеснения указанной смеси через радиальные отверстия кругового обода.

Для достижения преимущества линия транспортировки входит по существу на радиальном конце перемешивающих лопаток.

В одном предпочтительном варианте изобретения радиальные отверстия в рядах отсека рециркуляции выровнены относительно друг друга в осевом направлении.

В предпочтительном варианте изобретения протяженность радиальных отверстий в рядах отсека рециркуляции ориентирована в радиальном направлении по периферии.

Для достижения преимущества протяженность радиальных отверстий для перемешивания ориентирована в осевом направлении. Для достижения большего преимущества радиальные отверстия для перемешивания выполнены под наклоном.

В предпочтительном варианте изобретения линия транспортировки снабжена по меньшей мере одним клапаном. Указанный клапан может представлять собой, в частности, заслонку или пневматический клапан. Предпочтительно, клапан может поддерживаться узлом приведения в движение.

Предлагаемое изобретение относится также к перемешивающему узлу, отличающемуся тем, что указанный узел содержит бак, выполненный с возможностью приема смеси, и по меньшей мере одно заявляемое перемешивающее устройство.

Предпочтительно, перемешивающий узел содержит средства обеспечения низкого давления внутри бака.

Предлагаемое изобретение относится также к способу изготовления препарата, предусматривающему по меньшей мере один этап перемешивания, на котором предусмотрен этап введения частиц в указанную смесь, отличающемуся тем, что этап введения выполняют с использованием заявляемого перемешивающего узла.

Предпочтительно, в баке может поддерживаться низкое давление таким образом, чтобы обеспечивать возможность введения частиц путем всасывания.

В предпочтительном варианте изобретения для изготовления эмульсии перемешивают по меньшей мере два несмешиваемых вещества.

Предлагаемое изобретение более полно раскрыто в следующем подробном описании, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

- на фиг.1 схематически изображен принцип введения частиц согласно третьему из вышеописанных способов;

- на фиг.2 изображен увеличенный вид узла ротора и статора, являющегося частью заявляемого перемешивающего устройства;

- на фиг.3 изображено целиком перемешивающее устройство с фиг.2;

- на фиг.4 схематически изображен разрез перемешивающего устройства с фиг.2.

На фиг.1 изображен предлагаемый перемешивающий узел 1.

Изображенный перемешивающий узел 1 содержит бак 2, имеющий дно, оснащенное предлагаемым перемешивающим устройством, работающим по принципу упомянутого третьего способа, описанного в патентном документе FR2929133.

Бак 2 снабжен средствами впуска и выпуска текучих сред и конечной смеси (данные средства не показаны).

Перемешивающее устройство 100 содержит ротор 101, содержащий перемешивающие лопатки 101а и выполненный с возможностью вращения посредством средства 102 приведения в движение.

Перемешивающее устройство 100 также содержит круговой обод 103, окружающий ротор 101 и образующий статор. Круговой обод 103 имеет центральное осевое отверстие 103a и радиальные отверстия 103b для перемешивания, соотнесенные с перемешивающими лопатками 101a.

Радиальные отверстия 103b для перемешивания представляют собой прорези, проходящие в осевом направлении по существу параллельно друг другу, с незначительным наклоном относительно оси вращения ротора 101. Радиальные отверстия 103b для перемешивания разделены твердыми участками, выполняющими функцию ударной поверхности для вытесняемых частиц.

Согласно способу, описанному в патентном документе FR2929133, перемешивающее устройство 100 снабжено линией 104 транспортировки (показана стрелкой на фиг.1), входящей в бак 2 в зоне ротора 101, внутри указанного кругового обода 103 перемешивающего устройства 100.

Линия 104 транспортировки снабжена клапаном 104a, выполненным с возможностью управления введением частиц в бак 2.

В частности, перемешивающее устройство 100 выполнено в виде двигательного узла, содержащего средство 102 приведения в движение и приводной вал 102a, соединяющий ротор 101 со средством 102 приведения в движение.

Двигательный узел поддерживает по меньшей мере часть линии 104 транспортировки, а также ротор 101 и круговой обод 103.

Кроме того, указанный двигательный узел оснащен крепежными средствами для крепления к перемешивающему баку 2, причем указанные крепежные средства выполнены в виде крепежного диска 106, который для достижения преимущества является герметичным.

Линия 104 транспортировки и приводной вал 102 проходят, таким образом, через крепежный диск 106 и проникают во внутреннюю часть бака 2.

В частности, линия 104 транспортировки входит по существу на радиальном конце перемешивающих лопаток 101a.

Согласно изобретению круговой обод 103 имеет отсек 105 рециркуляции, расположенный между линией 104 транспортировки и радиальными отверстиями 103b для перемешивания.

Указанный отсек 105 рециркуляции содержит по меньшей мере два расположенных последовательно в осевом направлении ряда рециркуляционных отверстий 105a, между линией 104 транспортировки и радиальными отверстиями 103b для перемешивания, соотнесенными с ротором 101.

В одном предпочтительном варианте изобретения, показанном в качестве примера, радиальные отверстия 105a в рядах отсека 105 рециркуляции выровнены друг относительно друга в осевом направлении. Предпочтительно, радиальные отверстия 105a имеют значительную протяженность в радиальном направлении по периферии обода 103.

В ходе эксплуатации находящаяся в баке 2 смесь всасывается через центральное осевое отверстие 103a и вытесняется посредством перемешивающих элементов 101a ротора 101 через радиальные отверстия 103b для перемешивания, являющиеся частью обода 103.

Ротор 101 также всасывает частицы, введенные в бак 2 посредством линии 104 транспортировки, и вытесняет их вместе со смесью. Указанная смесь подвергается воздействию сдвигающих сил в радиальном направлении вытеснения. Промежуток между ротором 101 и ободом 103 является достаточно малым для получения необходимых сдвигающих напряжений (стрелки на фиг.2).

Дополнительный отсек 105 рециркуляции в ободе 103 позволяет создать небольшое дополнительное низкое давление на линии 104 транспортировки частиц, которое облегчает введение и смачивание указанных частиц и отсутствие смачивания указанной линии.

Таким образом, до добавления в смесь и вытеснения через радиальные отверстия 103b для смешивания, являющиеся частью обода 103, частицы сначала следуют по контуру рециркуляции, образованному отсеком 105 рециркуляции в ободе 103 (стрелки на фиг.2).

В частности, частицы покидают обод 103 через радиальные отверстия 105a в ряду отсека 105 рециркуляции в наиболее близком месте к ротору 101 и повторно всасываются в ободе 103 через радиальные отверстия 105a в ряду отсека 105 рециркуляции в наиболее близком месте к линии 104 транспортировки.

Следует отметить, что для достижения преимущества перемешивающий узел 1 содержит средства установления низкого давления внутри бака 2.

Таким образом, частицы могут всасываться в бак 2 через линию 104 транспортировки без необходимости впрыска насосом, в случае если это применимо.

Использование описанного устройства особенно предпочтительно для изготовления препарата, в ходе которого предусмотрен по меньшей мере один этап перемешивания, на котором предусмотрен этап введения частиц в указанную смесь. Этап введения выполняют с использованием заявляемого перемешивающего узла. В предпочтительном варианте изобретения для изготовления эмульсии перемешивают по меньшей мере два несмешиваемых вещества.

Изобретение описано для одного отдельного предпочтительного варианта осуществления. Несмотря на это, предлагаемое изобретение не ограничено указанным вариантом и охватывает все технические эквиваленты описанных средств, а также их комбинации, если они подпадают под объем правовой защиты предлагаемого изобретения.

Изобретение относится к перемешивающему устройству, предназначенному для изготовления препарата, в частности, для диспергирования частиц в препарате. Перемешивающее устройство (100) содержит: по меньшей мере один ротор (101), поддерживающий перемешивающие лопатки (101a) и выполненный с возможностью вращения, круговой обод (103), окружающий ротор и образующий статор, причем указанный обод имеет по меньшей мере одно осевое отверстие (103a) и радиальные отверстия (103b) для перемешивания, соотнесенные с перемешивающими лопатками для прохода смеси через указанные отверстия, по меньшей мере одну линию транспортировки частиц, транспортирующую частицы, предназначенные для внедрения в указанную смесь, и ведущую в указанный обод. Круговой обод имеет отсек (105) рециркуляции, расположенный между линией транспортировки и радиальными отверстиями для перемешивания. Указанный отсек рециркуляции содержит по меньшей мере два расположенных последовательно в осевом направлении ряда радиальных отверстий (105a). Изобретение позволяет предотвратить засорение и смачивание клапана введения. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Перемешивающее устройство (100), содержащее:
- по меньшей мере один ротор (101), поддерживающий перемешивающие лопатки (101a) и выполненный с возможностью взаимодействия с по меньшей мере одним средством (102) приведения в движение для обеспечения возможности вращения ротора,
- круговой обод (103), окружающий ротор и образующий статор, причем указанный обод имеет по меньшей мере одно осевое отверстие (103a) и радиальные отверстия (103b) для перемешивания, соотнесенные с перемешивающими лопатками для прохода смеси через указанные отверстия,
- по меньшей мере одну линию транспортировки частиц, транспортирующую частицы, предназначенные для внедрения в указанную смесь, и входящую в указанный обод,
отличающееся тем, что круговой обод имеет отсек (105) рециркуляции, расположенный между линией транспортировки и радиальными отверстиями для перемешивания, причем указанный отсек рециркуляции содержит по меньшей мере два расположенных последовательно в осевом направлении ряда радиальных отверстий (105a).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что перемешивающие лопатки (101a) выполнены с возможностью всасывания смеси через осевое отверстие (13a) кругового обода (103) и вытеснения указанной смеси в радиальном направлении через радиальные отверстия (103b) кругового обода.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что линия (104) транспортировки входит по существу на радиальном конце перемешивающих лопаток (101a).

4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что радиальные отверстия (105a) в рядах отсека (105) рециркуляции выровнены относительно друг друга в осевом направлении.

5. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что протяженность радиальных отверстий (105a) в рядах отсека (105) рециркуляции ориентирована в радиальном направлении по периферии.

6. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что протяженность радиальных отверстий (103b) для перемешивания ориентирована в осевом направлении.

7. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что линия (104) транспортировки снабжена по меньшей мере одним клапаном (104a).

8. Перемешивающий узел (1), отличающийся тем, что указанный узел содержит бак (2), выполненный с возможностью приема смеси, и по меньшей мере одно перемешивающее устройство (100) по любому из пп.1-7.

9. Перемешивающий узел (1) по п.8, отличающийся тем, что содержит средства обеспечения низкого давления внутри бака (2).

10. Способ изготовления препарата, предусматривающий по меньшей мере один этап перемешивания, включающий в себя этап, на котором в указанную смесь вводят частицы, отличающийся тем, что этап введения выполняют с использованием перемешивающего узла (1) по п.8 или 9.