УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ЧАСТИЦ В ТЕКУЧЕМ МАТЕРИАЛЕ Российский патент 2016 года по МПК B02C4/00 B02C25/00 

Изобретение относится к устройству и способу, а также к способу калибровки регулирующего блока устройства для измельчения частиц в текучем материале в соответствии с ограничительными частями независимых пунктов формулы.

Чтобы обеспечить постоянное качество размола, при работе валковой мельницы различные технологические параметры приходится регулировать по отдельности. Поскольку механические свойства размалываемого материала отличаются от партии к партии или изменяются в процессе размола, в частности, при нескольких проходах через одну и ту же валковую мельницу, необходимо гарантировать согласование технологических параметров с соответствующими механическими свойствами размалываемого материала.

Регулируемыми технологическими параметрами являются межвалковый зазор, давление прижима валков, температура валков, температура размалываемого материала и скорость или частота вращения валков.

Из ЕР 0492080 известно изменение одного технологического параметра, в частности, давления прижима валков, на определенное значение при достижении установленной высоты уровня заполнения внутри загрузочного бункера валковой мельницы. Это происходит до тех пор, пока уровень заполнения не установится на стабильном значении без установления заданного значения. Этим достигается то, что валковую мельницу можно эксплуатировать со стабильным регулированием технологических параметров даже при изменяющихся механических свойствах размалываемого материала.

Недостаток этого способа в том, что за счет изменения давления прижима и уровня заполнения в загрузочном бункере степень измельчения частиц в размалываемом материале после размола изменяется в зависимости от давления прижима и уровня заполнения. Это не позволяет получать продукт с постоянным размером частиц.

В ЕР 2103223 раскрыты способ и устройство для уменьшения размера частиц в материале, в частности, шоколадной массе, причем зазор между двумя валками изменяется в зависимости от потребляемой их приводным двигателем электрической мощности.

Кроме того, в ЕР 0953291 описан способ изготовления шоколада, при котором зазор между двумя валками измеряется и сравнивается с эталонным значением. На основе полученной разности изменяется скорость вращения одного из валков.

Задачей изобретения является создание устройства для измельчения частиц в текучем материале, которое устраняло бы недостатки известного уровня техники и обеспечивало бы, в частности, постоянную степень измельчения даже при изменяющихся свойствах размалываемого материала. Эта задача решается посредством устройства согласно пункту 1 формулы изобретения.

Предложенное устройство для измельчения частиц в текучем материале содержит, по меньшей мере, одну валковую пару, для которой устанавливается, по меньшей мере, один технологический параметр, в частности, давление прижима валков и/или скорость вращения, по меньшей мере, одного из них.

Число валковых пар определяется числом зазоров между валками. Валковая пара состоит, как правило, из двух валков. Если устройство содержит более одной валковой пары, то один и тот же валок может относиться к разным валковым парам. Следовательно, необязательно должно быть в двойном числе столько валков, сколько валковых пар. В крайнем случае, валковая пара может содержать только один валок, если межвалковый зазор образован между валком и стенкой.

Устройство содержит далее уровнемер для измерения высоты уровня текучего материала в межвалковом зазоре или расположенном перед валками межвалковом корыте.

Уровнемер может измерять высоту уровня в межвалковом зазоре валковой пары, для которой устанавливается технологический параметр, или в другом предшествующем или последующем межвалковом зазоре. В качестве альтернативы уровень может измеряться в расположенном перед валками межвалковом корыте.

Далее устройство располагает регулирующим блоком, который измеряет, по меньшей мере, один технологический параметр в зависимости от измеренной высоты уровня текучего материала.

В качестве «текучего материала» в смысле изобретения следует понимать материал, вязкость которого достаточна низкая, чтобы обеспечить его самопроизвольное растекание. Текучим материалом в смысле изобретения считаются, в частности, жидкости и полужидкости, а также сыпучие материалы, такие как порошок. Устройство подходит, в частности, для измельчения частиц в порошке или полужидкости для изготовления шоколадной массы.

Устройство представляет собой предпочтительным образом валковую мельницу. Предпочтительно устройство располагает, по меньшей мере, двумя валками, которые расположены в виде валковой пары и прижимаются друг к другу посредством давления прижима. Далее в устройстве могут располагаться и дополнительные валки. В частности, предложенное устройство может содержать четыре или пять валков.

Число валков, активно используемых в процессе измельчения, может варьироваться. Число активированных валков может быть сделано зависимым от нужной толщины пленки и/или от измельчаемой массы. Так, например, в начале процесса измельчения можно использовать только два или три валка, а позднее, например при повторных прохождениях текучей массы через устройство, подключить дополнительные валки.

Как правило, перенос пленки, необходимый при использовании более двух валков, обеспечивается, скорее, тогда, когда материал уже имеет определенную дисперсность.

Перед валковой парой расположено предпочтительно межвалковое корыто, т.е. оно расположено в направлении обработки текучего материала перед валками. Текучий материал сначала транспортируется в межвалковый зазор или межвалковое корыто посредством подающего устройства, например бункера или загрузочной ленты.

Особенно предпочтительно подача размалываемого материала происходит постоянным массовым потоком. Это значит, что подаваемое в единицу времени количество размалываемого материала всегда одинаковое во время работы устройства. Преимущественно подаваемое количество можно точно устанавливать посредством соответствующего подающего устройства.

За счет вращения валков текучий материал транспортируется через зазор между ними. За счет давления прижима валков и созданных вращательным движением срезающих усилий происходит измельчение находящихся в текучем материале частиц. Они представляют собой, например, сахарные кристаллы, какао-крупку, сухое молоко и т.п.

По меньшей мере, один из валков валковой пары прижимается посредством прижимного устройства ко второму валку. Предпочтительно оба валка располагают прижимным устройством, причем оба валка взаимно прижимаются друг к другу. Прижимным устройством является, например, гидропоршень и т.п. В качестве альтернативы один валок валковой пары может располагаться также неподвижно, а второй прижиматься к нему. Далее валки могут быть также расположены таким образом, что на их обоих концах устанавливается разное давление прижима.

Далее предпочтительно для каждого из валков валковой пары скорость вращения регулируется по отдельности. Это может осуществляться, например, с помощью отдельного управления частотой вращения приводных двигателей валков или в качестве альтернативы с помощью регулируемых редукторов между одним общим приводным двигателем и отдельными валками.

Устройство располагает предпочтительно, по меньшей мере, одним датчиком, который измеряет высоту уровня текучего материала в межвалковом зазоре и/или межвалковом корыте. Чтобы повысить точность измерений, устройство может располагать также несколькими датчиками, измеряющими высоту уровня. При этом речь идет предпочтительно о бесконтактных датчиках.

Под «измерением высоты уровня текучего материала в межвалковом зазоре» в смысле данной заявки следует понимать измерение высоты уровня запаса размалываемого материала над межвалковым зазором. Скапливающийся перед межвалковым зазором размалываемый материал и образует этот запас.

В зависимости от измеренной высоты уровня текучего материала в межвалковом зазоре или межвалковом корыте регулирующий блок изменяет, по меньшей мере, один технологический параметр. Регулирующим блоком является предпочтительно микроконтроллерный блок. При этом регулирующий блок можно настроить предпочтительно на заданное значение соблюдаемой высоты уровня, например, с помощью устройства ввода. Регулирующий блок предпочтительно выполнен таким образом, что при заданном отклонении заданного значения высоты уровня, например на 5 см, он изменяет, по меньшей мере, один технологический параметр на определенное значение, например скорость вращения валков уменьшается на 50 об/мин. Особенно предпочтительно регулирующий блок располагает дополнительным блоком памяти, в котором хранятся, например, значения высоты уровня для различных размалываемых материалов и/или для различных достигаемых степеней измельчения частиц. Кроме того, для различных размалываемых материалов и/или для различных достигаемых степеней измельчения могут предпочтительно храниться специфические значения изменения технологических параметров.

Предпочтительно регулирующий блок изменяет давление прижима валков и/или скорость вращения, по меньшей мере, одного из них. В качестве альтернативы и/или дополнительно с помощью регулирующего блока можно изменять дополнительные технологические параметры, например межвалковый зазор или скорость подачи текучего материала в межвалковый зазор или межвалковое корыто. Скорость подачи можно установить, например, за счет производительности насоса для транспортировки текучего материала.

Изменения механических, физико-химических или структурных свойств текучего материала сказываются на его расходе при прохождении между валками. Измерив высоту уровня текучего материала в межвалковом зазоре или межвалковом корыте, можно в любое время рассчитать этот расход материала. При этом либо рассчитывается изменение уровня в единицу времени, либо проверяется, остается ли таким же высоким уровень при постоянной загрузке текучего материала в межвалковый зазор или межвалковое корыто, т.е. количество подаваемого материала соответствует количеству, которое в ту же единицу времени втягивается между валками.

Расход через межвалковый зазор можно определить также путем сравнения притекающего и стекающего количеств, определяемых соответственно, например, с помощью расходомера.

Предпочтительно посредством подающего устройства размалываемый материал загружается в межвалковое корыто или межвалковый зазор постоянным массовым потоком. При соблюдении постоянной высоты уровня в межвалковом корыте или межвалковом зазоре за счет изменения давления прижима валков и/или скорости вращения, по меньшей мере, одного валка расход и, тем самым, степень измельчения можно поддерживать постоянными.

Расход можно измерить с помощью непосредственного измерения в подающем устройстве, отводящем устройстве или в предложенном устройстве. К тому же подающее устройство может быть выполнено таким образом, что можно установить количество размалываемого материала, загружаемого в межвалковый зазор или межвалковое корыто.

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает измельчение частиц в текучем материале при постоянных расходе и степени измельчения частиц даже тогда, когда изменяются свойства подаваемого к межвалковому зазору текучего материала.

Уровнемер содержит предпочтительно оптический или акустический датчик. При этом датчик может измерять высоту уровня в межвалковом зазоре или межвалковом корыте посредством лазерного луча, инфракрасных лучей или ультразвуковых волн. Использование таких датчиков обеспечивает бесконтактное измерение высоты уровня текучего материала в межвалковом зазоре или межвалковом корыте. При этом измерение может осуществляться в определенной точке одно- или многомерно. Под одномерным измерением следует понимать определение только в одном пространственном направлении, т.е. в этом случае измерение высоты уровня осуществляется вдоль одного пространственного направления. Многомерное измерение может использоваться, например, для определения объема уровня или других геометрических параметров. Предложенное устройство позволяет определять в короткое время вплоть до реального времени точечно измеренные, одно- или многомерные высоты уровней.

Предпочтительно уровнемер содержит направленную на межвалковый зазор камеру и блок обработки изображения, который подходит для расчета высоты уровня с помощью изображения камеры. Такое устройство позволяет непрерывно измерять высоту уровня текучего материала в межвалковом зазоре или межвалковом корыте по всей ширине и/или длине межвалкового зазора. Блок обработки изображения располагает преимущественно соответствующей программой обработки, которая обеспечивает одновременное определение высоты уровня в разных точках внутри межвалкового зазора или межвалкового корыта. Предпочтительным образом блок обработки располагает к тому же экраном, показывающим снятое камерой изображение в реальном времени, что позволяет обслуживающему персоналу контролировать уровень также визуально.

Регулирующий блок выполнен предпочтительно таким образом, что при подаче текучего материала постоянным объемным потоком в межвалковый зазор или межвалковое корыто высота уровня текучего материала в межвалковом зазоре или межвалковом корыте за счет изменения давления прижима и/или скорости вращения, по меньшей мере, одного из валков поддерживается на заданном или задаваемом значении. Благодаря этому несмотря на измеряющиеся свойства текучего материала, в частности, тогда, когда он за счет возврата совершает несколько проходов через ту же валковую мельницу, гарантирован постоянный расход. Его значение или диапазон значений может поддерживаться постоянным также только в течение определенных по времени периодов. Периоды времени устанавливаются, например, на основе эмпирических значений или определяются на основе изменений высоты уровня.

Под «постоянным объемным потоком» в смысле данной заявки следует понимать, что в единицу времени подается и/или транспортируется одинаковый объем текучего материала.

Далее перед валками в направлении течения текучего материала предпочтительно расположено питающее устройство для его подачи в межвалковый зазор или межвалковое корыто. Это обеспечивает подачу текучего материала в межвалковый зазор или межвалковое корыто, в частности, предпочтительно устанавливаемым и/или постоянным объемным потоком.

Устройство может быть оборудовано возвратным устройством, которое еще раз пропускает через, по меньшей мере, одну валковую пару, по меньшей мере, часть уже пропущенного через валки материала.

Массу можно пропускать через межвалковые зазоры до тех пор, пока не будет достигнута нужная толщина пленки. Посредством многократного прохождения через валки можно, например, с двух- или трехвалковым механизмом достичь такого же результата, что и с пятивалковым.

Предпочтительно устройство содержит далее измерительное устройство для определения толщины частиц в размалываемом материале, в частности дисперсометр или толщиномер. При этом речь может идти об электромагнитном, оптоэлектронном, акустическом или механическом измерительном устройстве. Предпочтительно измерительное устройство расположено вблизи одного размалывающего валка, и измеряется дисперсность или толщина пленки на нем. В качестве альтернативы измерительное устройство может быть расположено на отдельном разгрузочном валике, и тогда измеряется дисперсность или толщина слоя на нем.

В частности, для измерения дисперсности используется дисперсометр с использованием света в близкой инфракрасной области. Длина волн согласуется с измеряемым материалом, так что по поглощенному излучению можно определить количество определенных ингредиентов продукта, таких как сахар и жир, которое коррелирует с его дисперсностью. Корреляционное отношение является специфическим для продукта и должно предварительно определяться посредством калибровки. Прибор излучает инфракрасный свет на слой продукта на валке, измеряет количество отраженного света и вычисляет дисперсность продукта в микрометрах. Блок продувочного воздуха защищает окошко измерительного прибора от загрязнения.

Далее устройство предпочтительно содержит регулирующий блок, с помощью которого, по меньшей мере, часть материала направляется в возвратное устройство, если дисперсность или толщина пленки еще не достигла заданного значения.

В частности, регулирующий блок выполнен таким образом, что заданное значение устанавливается по желанию клиента.

Особенно дисперсный шоколад, которого часто требует, например, азиатский рынок, требует толщины слоя от 12 до 18 мкм. Однако, как правило, уже шоколад с толщиной слоя от 18 до 30 мкм воспринимается как дисперсный, поскольку рецепторы языка в большинстве случаев не могут различить более мелкие структуры.

Для многих применений достаточно, однако, толщины пленки от 30 до 40 мкм.

Наполнители для шоколада имеют, как правило, толщину пленки от 35 до 50 мкм.

Изобретение относится далее к устройству, в частности, как оно описано выше, для измельчения частиц в текучем материале, в частности, порошке или полужидкости для изготовления шоколадной массы. Устройство содержит, по меньшей мере, одну валковую пару, для которой устанавливается, по меньшей мере, один технологический параметр, в частности, давление прижима валков, температура и/или скорость вращения, по меньшей мере, одного из них, и устройство для регистрации расхода текучего материала через межвалковый зазор. Кроме того, устройство содержит регулирующий блок, который в зависимости от измеренного расхода текучего материала в межвалковом зазоре или в зависимости от изменения расхода изменяет, по меньшей мере, один технологический параметр, выбранный, в частности, из давления прижима валков, межвалкового зазора и скорости вращения, по меньшей мере, одного из валков, а также их комбинаций.

Например, определяется расход в межвалковом зазоре валковой пары, технологические параметры которой устанавливаются.

Устройство для регистрации расхода включает в себя, по меньшей мере, одно измерительное устройство для параметра, на основе которого можно определить расход. Как уже сказано, измерительным устройством может быть уровнемер. Однако расход можно определять также посредством расходомера или по количественной разности стекающей и притекающей массы, которую можно определить посредством измерения объема или веса.

Регулирующий блок выполнен предпочтительно так, что достигается установленный постоянный расход.

Кроме того, изобретение относится к установке для измельчения частиц в текучем материале, в частности, в порошках или полужидкостях для изготовления шоколадной массы, в которой в направлении течения материала друг за другом расположены несколько описанных выше устройств для измельчения. Соответствующие устройства могут предпочтительно встраиваться в поток материала, так что число участвующих в процессе измельчения устройств можно выбирать.

Другой аспект изобретения касается способа измельчения частиц в текучем материале.

В предложенном способе измельчения частиц в текучем материале, в частности в порошках или полужидкостях для изготовления шоколадной массы, частицы измельчаются между, по меньшей мере, одной валковой парой.

Предпочтительно технологические параметры, по меньшей мере, одной валковой пары устанавливаются.

При этом регистрируется расход текучего материала через межкалковый зазор или измеряется высота уровня текучего материала в межкалковом зазоре или межвалковом корыте, расположенном перед валковой парой.

Например, измеряется расход через межкалковый зазор или высота уровня в межкалковом зазоре валковой пары, технологические параметры которой устанавливаются.

В зависимости от зарегистрированного расхода и/или измеренной высоты уровня текучего материала изменяется, по меньшей мере, один технологический параметр, в частности технологический параметр валковой пары, и далее, в частности, давление прижима валков и/или скорость вращения, по меньшей мере, одного из них.

Дополнительно или в качестве альтернативы можно изменять также температуру, по меньшей мере, одного валка.

Это обеспечивает измельчение содержащихся в текучем материале частиц при постоянном расходе и/или при нужной, в частности постоянной, степени измельчения.

Предпочтительно текучий материал подается к межвалковому зазору или межвалковому корыту непрерывно, например, по загрузочной ленте.

Особенно предпочтительно непрерывно измеряется высота уровня. За счет этого можно очень быстро регистрировать изменения высоты уровня в межвалковом зазоре или межвалковом корыте и без задержки осуществлять соответствующее изменение, по меньшей мере, одного технологического параметра.

Высота уровня текучего материала в межвалковом зазоре и/или межвалковом корыте измеряется предпочтительно бесконтактно, в частности, с помощью акустического или оптического датчика. Бесконтактные датчики имеют то преимущество, что данные измерений искажаются за счет прилипания оставшегося материала. Кроме того, в них необходимо лишь очищать линзу, что уменьшает затраты на обслуживание.

Расход можно определять посредством измерения уровня. Расход можно определять также посредством измерения течения или образования разности стекающего и притекающего количеств, т.е., например, посредством измерений объема и веса притекающей и/или стекающей массы.

Предпочтительно устанавливается заданное значение или диапазон заданных значений расхода и/или высоты уровня, и, по меньшей мере, один технологический параметр автоматически изменяется таким образом, что расход и/или измеренная высота уровня соответствует заданному значению или лежит в пределах диапазона заданных значений.

Диапазоном заданных значений в смысле данной заявки является диапазон, в пределах которого может находиться расход или высота уровня без регулирующего вмешательства. Это значит, что, например, никакого изменения технологических параметров вызывают не небольшие колебания высоты уровня, а только выход измеренной высоты уровня за пределы диапазона заданных значений.

Преимущественно размалываемый материал дополнительно измельчается при предустановленных технологических параметрах посредством, по меньшей мере, одной валковой пары до тех пор, пока не установится стационарное состояние. Высота уровня в межвалковом зазоре или межвалковом корыте, устанавливающаяся в стационарном состоянии, устанавливается в качестве заданного значения, или на основе этого значения определяется диапазон заданных значений.

Технологические параметры автоматически изменяются предпочтительно посредством регулирующего блока. Он предпочтительно настроен или настраивается таким образом, что изменение высоты уровня на определенное значение вызывает изменение, по меньшей мере, одного технологического параметра на определенное значение.

Преимущественно в устройстве может быть установлена минимальная ширина зазора, которая при работе, по меньшей мере, во время пуска устройства не должна быть меньше установленной. Минимальная ширина зазора может быть установлена преимущественно посредством соответствующего механизма. Установление минимальной ширины зазора упрощает пуск валковой мельницы, поскольку размалываемый материал втягивается лучше, чем при полном прижатии валков друг к другу.

В качестве альтернативы также при пуске валковой мельницы можно на некоторое время уменьшить давление прижима, пока не будет достигнут соответствующий расход материала.

Предпочтительно в способе сначала может осуществляться этап калибровки, на котором определяется взаимосвязь между степенью измельчения и, по меньшей мере, одним технологическим параметром. Например, при данном давлении прижима и задуманном расходе скорость вращения, по меньшей мере, одного валка можно изменять до тех пор, пока в межвалковом зазоре или межвалковом корыте не установится постоянная высота уровня размалываемого материала. Затем определяется соответствующая степень измельчения, и может быть составлено характеристическое поле технологических параметров, которое может храниться в регулирующем блоке или в устройстве управления и использоваться для регулирования.

Предпочтительно осуществляется этап калибровки, на котором устанавливается заданное значение или диапазон заданных значений высоты уровня.

Преимущественно на этапе калибровки определяются взаимосвязи между технологическими параметрами, высотой уровня, расходом и степенью измельчения частиц. В частности, поддерживая постоянными два этих значения и варьируя третье значение, можно определить воздействие этого варьирования на четвертое значение.

Предпочтительно на следующем этапе способа измеряется толщина пленки, по меньшей мере, на одном валке, в частности, с помощью толщиномера, содержащего датчик для регистрации толщины пленки.

Далее предпочтительно предложенный способ повторяется, т.е. масса еще раз измельчается, по меньшей мере, одной валковой парой. В частности, способ включает в себя этап контроля, на котором устанавливается, достигла ли контролируемая величина, в частности, измеренная дисперсность или толщина пленки, заданного значения и/или превысила ли его или стала меньше.

Далее, в частности, способ включает в себя этап управления, причем предыдущие этапы повторяются, если контролируемая величина, в частности измеренная дисперсность или толщина пленки, еще не достигла заданного значения.

Далее, в частности, способ включает в себя этап управления, причем активируются один или дополнительные валки, если контролируемая величина достигла заданного значения.

Далее, в частности, способ включает в себя этап настройки, на котором задается, по меньшей мере, одна заданная величина, в частности нужная дисперсность или толщина пленки, или последовательность заданных величин.

Другой аспект изобретения касается устройства для измельчения частиц в текучем материале, в частности в порошке или полужидкости для изготовления шоколадной массы, которое обеспечивает существенное повышение расхода, в частности, для описанного выше устройства. Эта задача решается посредством устройства согласно пункту 15 формулы изобретения.

Предложенное устройство содержит, по меньшей мере, одну валковую пару. Преимущественно устройство содержит далее, по меньшей мере, один дополнительный валок, который прижимается к валковой паре. Далее устройство может предпочтительно содержать еще дополнительные валки, которые расположены последовательно друг за другом и прижимаются друг к другу. Может быть изменен, по меньшей мере, один технологический параметр, по меньшей мере, одной валковой пары или, по меньшей мере, одного дополнительного валка, в частности давление прижима и/или скорость вращения, по меньшей мере, одного валка. Далее преимущественно, по меньшей мере, один валок валковой пары и/или, по меньшей мере, один дополнительный валок выполнен небомбированным.

Было обнаружено, что комбинация небомбированных валков и изменяемого давления прижима, а также изменяемой скорости вращения, по меньшей мере, одного валка обеспечивает повышение пропускной способности валковой мельницы без снижения степени измельчения и/или качества размолотого материала.

Предпочтительно небомбированный валок содержит жесткий сердечник, предпочтительно из стали, и тонкую стенку. Между сердечником и стенкой расположен упругий слой. Сердечник может быть выполнен в виде полого валка с жесткой рубашкой.

Такие валки, описанные, например, в ЕР 0712469, обеспечивают постоянную степень измельчения по всей своей ширине даже при изменяющемся давлении в межвалковом зазоре. Преимущество по сравнению с обычно используемыми бомбированными валками заключается в том, что при любом давлении в межвалковом зазоре он всегда имеет постоянную ширину по всей длине.

Предпочтительным образом изменяется, по меньшей мере, один технологический параметр на основе измеренного значения, в частности, высоты уровня размалываемого материала в межвалковом зазоре или в расположенном перед, по меньшей мере, одной валковой парой межвалковом корыте.

Устройство обеспечивает хорошо контролируемый и плавный ход процесса размола, который вызывает определенную степень измельчения частиц и гарантирует, тем самым, высокое качество продукта.

Другие подробности и варианты осуществления изобретения приведены в нижеследующем описании чертежей и примеров. На чертежах изображают:

фиг.1 - схематично пример устройства;

фиг.2 - схематично второй пример устройства;

фиг.3 - схематично третий пример устройства;

фиг.4 - схематично четвертый пример устройства;

фиг.5 - схематично пятый пример устройства.

На фиг.1 схематично изображено устройство 1. Оно располагает, по меньшей мере, двумя расположенными в виде валковой пары валками 2, 3. Между ними образован межвалковый зазор 14. Каждый из двух валков 2, 3 валковой пары приводится во вращение отдельным двигателем 6, 7 с управляемой частотой вращения. Давление прижима между валками 2, 3 устанавливается регулятором 8 давления. Перед валками 2, 3 расположено межвалковое корыто 4, к которому посредством питающего устройства 9 подается текучий материал 13. Уровень 5 текучего материала в межвалковом корыте 4 измеряется уровнемером 11. Направление измерения уровнемера 11 таково, что может быть измерена высота 5 уровня текучего материала в межвалковом корыте 4. Измеренная высота уровня передается на регулирующий блок 10. С помощью измеренной высоты 5 уровня регулирующий блок 10 изменяет, по меньшей мере, один технологический параметр. В частности, посредством частоты вращения соответствующего двигателя 6, 7 изменяется скорость вращения, по меньшей мере, одного валка 2, 3. В качестве альтернативы с помощью регулятора 8 давления можно изменять давление прижима валков 2, 3.

Пример 1

При постоянном давлении 28 бар прижима валков и постоянном расходе 1200 кг/ч взятого в качестве примера материала размер его частиц составляет 80 мкм. Если в ходе процесса изменяются свойства текучего материала, то изменяются также втягивание материала между валками и, тем самым, расход. При постоянной подаче материала в межвалковый зазор или межвалковое корыто высота уровня загрузки уменьшается. Это изменение регистрируется уровнемером, после чего регулирующий блок осуществляет соответствующее изменение давления прижима, например, повышает его шагами по 0,5 бар. Это изменение происходит до тех пор, пока снова не будет достигнуто заданное значение высоты уровня загрузки в межвалковом зазоре или межвалковом корыте. При больших изменениях расхода дополнительно изменяется частота вращения валков, например, на величину от 30 до 100 об/мин.

Пример 2

При использовании небомбированных валков с упругим промежуточным слоем рубашки для получения мелких частиц, например размером 40 мкм, требуется высокое давление прижима, например 35 бар, что вызывает соответственно меньший расход текучего материала. Поэтому повышая частоту вращения валков при постоянно высоком давлении, можно повысить расход.

Пример 3

Размалываемый материал размалывается при установленном начальном давлении в межвалковом зазоре 28 бар и скорости вращения первого валка валковой пары 50 об/мин и второго валка - 100 об/мин. Расход составляет 800 кг/ч при степени измельчения находящихся в измельчаемом материале частиц до 30 мкм.

При повышении давления в межвалковом зазоре до 35 бар расход уменьшается до 600 кг/ч, причем степень измельчения частиц падает до 20 мкм.

Повышение скорости вращения первого валка до 75 об/мин и второго валка до 150 об/мин повышает расход до 1000 кг/ч, причем степень измельчения частиц снова повышается до 30 мкм.

За счет дальнейшего повышения давления до 45 бар и повышения скорости вращения первого валка до 75 об/мин и второго валка до 150 об/мин можно установить расход до первоначальных 800 об/мин при степени измельчения частиц 20 мкм.

Непрерывный процесс достигается тогда, когда высота уровня размалываемого материала в межвалковом зазоре или расположенном перед, по меньшей мере, одной валковой парой межвалковом корыте остается постоянной. В этом состоянии подаваемое количество размалываемого материала соответствует его отводимому количеству, т.е. достигнут предварительно выбранный расход.

На фиг.2 схематично изображен второй пример устройства 101.

Валок 102 образует с неподвижной стенкой 115 межвалковый зазор 114. В зависимости от уровня 105 текучей массы в нем можно регулировать технологический параметр валка 102, например давление прижима или скорость вращения.

На фиг.3 схематично изображен третий пример устройства 201.

Два валка 202, 203 одинакового диаметра образуют первый межвалковый зазор 220, для которого устанавливается технологический параметр, например давление прижима валков или скорость вращения, по меньшей мере, одного из них.

Перед валками 202, 203 расположен дополнительный валок 216 меньшего диаметра, который служит в качестве загрузочного валка и образует с валком 203 другую валковую пару. Она заключает межвалковый зазор 217, в котором происходит первое нагружение текучего материала.

Таким образом, имеет место трехвалковый механизм с двумя валковыми парами.

Загрузочный валок 216 образует со стенкой 218 корыта межвалковое корыто 204.

В зависимости от уровня 205 текучей массы в межвалковом корыте 204 можно регулировать технологический параметр валковой пары 220, например давление прижима валков или скорость вращения, по меньшей мере, одного валка 202, 203.

На фиг.4 схематично изображен четвертый пример устройства 301 в виде другого примера трехвалкового механизма.

Валок 316 меньшего диаметра расположен за валковой парой 320, состоящей из двух валков 302, 303 большего диаметра.

В зависимости от уровня 305 текучей максы 313 в межвалковом зазоре 314 валковой пары 320 можно регулировать ее технологический параметр, например давление прижима валков или скорость вращения, по меньшей мере, одного валка 302, 303, или технологический параметр валковой пары 321, например давление прижима валков или скорость вращения, по меньшей мере, одного валка 303, 316.

На фиг.5 схематично изображен пятый пример устройства 301 в виде другого примера трехвалкового механизма.

Трехвалковый механизм также имеет две валковые пары 420, 421.

В зависимости от уровня 405 текучей максы 413 в межвалковом зазоре 414 валковой пары 420 можно регулировать ее технологический параметр, например давление прижима валков или скорость вращения, по меньшей мере, одного валка 402, 403, или технологический параметр валковой пары 421, например давление прижима валков или скорость вращения, по меньшей мере, одного валка 403, 416.

Дополнительно можно предусмотреть дисперсометр (не показан), который определяет дисперсность находящегося на разгрузочном валке 416 продукта. Если дисперсность еще не достигла установленного заданного значения, то продукт может снова подаваться к межвалковому зазору 414.

Группа изобретений относится к устройствам для измельчения частиц в текучем материале, в частности порошке или полужидкости для изготовления шоколадной массы, и к способам измельчения частиц в таких устройствах. Устройство содержит, по меньшей мере, одну валковую пару, для которой устанавливается, по меньшей мере, один технологический параметр, в частности давление прижима валков и/или скорость вращения, по меньшей мере, одного из валков, содержащий оптический или акустический датчик уровнемер для измерения высоты уровня текучего материала в межвалковом зазоре или расположенном перед валками межвалковом корыте. При этом регулирующий блок выполнен с возможностью изменения, по меньшей мере, одного технологического параметра в зависимости от измеренной высоты уровня текучего материала в межвалковом зазоре или межвалковом корыте. Способ заключается в том, что частицы измельчают, по меньшей мере, одной валковой парой, при этом регулируют, по меньшей мере, один технологический параметр. В частности, регулируют давление прижима валков и/или скорость вращения, по меньшей мере, одного валка и измеряют высоту уровня текучего материала в межвалковом зазоре или расположенном перед валковой парой межвалковом корыте. В зависимости от измеренной высоты изменяют, по меньшей мере, один технологический параметр, выбранный, в частности, из давления прижима валков, межвалкового зазора и скорости вращения, по меньшей мере, одного из валков, а также их комбинаций. При этом высоту уровня текучего материала в межвалковом зазоре или межвалковом корыте измеряют бесконтактно с помощью оптического или акустического датчика. 6 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство (1) для измельчения частиц в текучем материале, в частности порошке или полужидкости для изготовления шоколадной массы, содержащее, по меньшей мере, одну валковую пару (220; 320, 321; 420, 421), для которой можно устанавливать, по меньшей мере, один технологический параметр, в частности давление прижима валков и/или скорость вращения, по меньшей мере, одного из валков (2, 3; 102; 202, 203; 302, 303, 316; 402, 403, 416), и уровнемер (11) для измерения высоты (5) уровня текучего материала в межвалковом зазоре (14; 114; 214, 217; 314; 414) или расположенном перед валковой парой (220; 320, 321; 420, 421) межвалковом корыте (4; 204), отличающееся тем, что устройство (1) содержит регулирующий блок (10), выполненный с возможностью изменения в зависимости от измеренной высоты (5; 105; 205; 305; 405) уровня текучего материала в межвалковом зазоре (14; 114; 214, 217; 314; 414) или межвалковом корыте (4), по меньшей мере, одного технологического параметра, выбранного, в частности, из давления прижима валков, межвалкового зазора (14; 114; 214, 217; 314; 414) и скорости вращения валков, по меньшей мере, одного из валков (2, 3; 102; 202, 203; 302, 303, 316; 402, 403, 416), а также их комбинаций, причем уровнемер (11) содержит оптический или акустический датчик.

2. Устройство (1) для измельчения частиц в текучем материале, в частности порошке или полужидкости для изготовления шоколадной массы, содержащее, по меньшей мере, одну валковую пару (220; 320, 321; 420, 421), для которой можно устанавливать давление прижима валков и/или скорость вращения, по меньшей мере, одного из валков (2, 3; 102; 202, 203; 302, 303, 316; 402, 403, 416), и уровнемер (11) для измерения высоты (5) уровня текучего материала в межвалковом зазоре (14; 114; 214, 217; 314; 414) или расположенном перед валковой парой (220; 320, 321; 420, 421) межвалковом корыте (4; 204), отличающееся тем, что устройство (1) содержит регулирующий блок (10), который в зависимости от измеренной высоты (5; 105; 205; 305; 405) уровня текучего материала в межвалковом зазоре (14; 114; 214, 217; 314; 414) или межвалковом корыте (4) изменяет давление прижима валков и/или скорость вращения валков, по меньшей мере, одного из валков (2, 3; 102; 202, 203; 302, 303, 316; 402, 403, 416), причем уровнемер (11) содержит оптический или акустический датчик.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что уровнемер (11) содержит направленную на межвалковый зазор (14; 114; 214, 217; 314; 414) камеру и блок обработки изображений, предназначенный для определения, в частности расчета, высоты (5; 105; 205; 305; 405) уровня с помощью изображения камеры.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что регулирующий блок (10) выполнен с возможностью поддержания заданного или задаваемого значения высоты (5; 105; 205; 305; 405) уровня текучего материала (13; 313; 413) в межвалковом зазоре (14; 114; 214, 217; 314; 414) или межвалковом корыте (4; 204) при его подаче в постоянном объемном потоке в межвалковый зазор или межвалковое корыто за счет изменения давления прижима и/или скорости вращения, по меньшей мере, одного из валков (2, 3; 102; 202, 203; 302, 303, 316; 402, 403, 416).

5. Устройство по любому из пп. 1,2 или 4, отличающееся тем, что в направлении течения текучего материала перед валками (2, 3; 102; 202, 203; 302, 303, 316; 402, 403, 416) расположено питающее устройство (9) для его подачи в межвалковый зазор (14; 114; 214, 217; 314; 414) или межвалковое корыто (4; 204).

6. Устройство (1) для измельчения частиц в текучем материале, в частности порошке или полужидкости для изготовления шоколадной массы, содержащее, по меньшей мере, одну валковую пару (220; 320, 321; 420, 421), для которой можно устанавливать, по меньшей мере, один технологический параметр, в частности давление прижима валков и/или скорость вращения, по меньшей мере, одного из валков (2, 3; 102; 202, 203; 302, 303, 316; 402, 403, 416), и устройство для регистрации расхода текучего материала через межвалковый зазор (14; 114; 214, 217; 314; 414), отличающееся тем, что устройство (1) содержит регулирующий блок (10), выполненный с возможностью изменения в зависимости от измеренного расхода текучего материала через межвалковый зазор (14; 114; 214, 217; 314; 414) или в зависимости от изменения расхода, по меньшей мере, одного технологического параметра, выбранного, в частности, из давления прижима валков, межвалкового зазора (14; 114; 214, 217; 314; 414) и скорости вращения, по меньшей мере, одного из валков (2, 3; 102; 202, 203; 302, 303, 316; 402, 403, 416), а также их комбинаций, и устройство для регистрации расхода, включающее в себя, по меньшей мере, одно измерительное устройство для параметра, на основе которого можно определить расход, причем измерительным устройством может быть уровнемер.

7. Способ измельчения частиц в текучем материале, в частности порошках или полужидкостях для изготовления шоколадной массы, при котором частицы измельчают, по меньшей мере, одной валковой парой (2, 3; 102; 202, 203; 302, 303, 316; 402, 403, 416), при этом регулируют, в частности, по меньшей мере, один технологический параметр, в частности давление прижима валков и/или скорость вращения, по меньшей мере, одного валка (2, 3; 102; 202, 203; 302, 303, 316; 402, 403, 416), и измеряют высоту (5; 105; 205; 305; 405) уровня текучего материала в межвалковом зазоре (14; 114; 214, 217; 314; 414) или расположенном перед валковой парой (2, 3; 102; 202, 203; 302, 303, 316; 402, 403, 416) межвалковом корыте (4; 204), отличающийся тем, что в зависимости от измеренной высоты (5; 105; 205; 305; 405) уровня текучего материала изменяют, по меньшей мере, один технологический параметр, выбранный, в частности, из давления прижима валков, межвалкового зазора и скорости вращения, по меньшей мере, одного из валков (2, 3; 102; 202, 203; 302, 303, 316; 402, 403, 416), а также их комбинаций, причем высоту (5; 105; 205; 305; 405) уровня текучего материала в межвалковом зазоре (14; 114; 214, 217; 314; 414) или межвалковом корыте (4; 204) измеряют бесконтактно с помощью оптического датчика.

8. Способ измельчения частиц в текучем материале, в частности порошках или полужидкостях для изготовления шоколадной массы, при котором частицы измельчают, по меньшей мере, одной валковой парой (2, 3; 102; 202, 203; 302, 303, 316; 402, 403, 416), при этом регулируют давление прижима валков и/или скорость вращения, по меньшей мере, одного валка (2, 3; 102; 202, 203; 302, 303, 316; 402, 403, 416) и измеряют высоту (5; 105; 205; 305; 405) уровня текучего материала в межвалковом зазоре (14; 114; 214, 217; 314; 414) или расположенном перед валковой парой (2, 3; 102; 202, 203; 302, 303, 316; 402, 403, 416) межвалковом корыте (4; 204), отличающийся тем, что в зависимости от измеренной высоты (5; 105; 205; 305; 405) уровня текучего материала изменяют давление прижима валков и/или скорость вращения, по меньшей мере, одного из валков (2, 3; 102; 202, 203; 302, 303, 316; 402, 403, 416), причем высоту (5; 105; 205; 305; 405) уровня текучего материала в межвалковом зазоре (14; 114; 214, 217; 314; 414) или межвалковом корыте (4; 204) измеряют бесконтактно с помощью акустического датчика.

9. Способ по п. 7 или 8, отличающийся тем, что текучий материал непрерывно подают к межвалковому зазору (14; 114; 214, 217; 314; 414) или межвалковому корыту (4; 204).

10. Способ по п. 7 или 8, отличающийся тем, что непрерывно измеряют высоту (5; 105; 205; 305; 405) уровня.

11. Способ по п. 9, отличающийся тем, что непрерывно измеряют высоту (5; 105; 205; 305; 405) уровня.

12. Способ по п. 7 или 8, отличающийся тем, что сначала устанавливают заданное значение высоты (5; 105; 205; 305; 405) уровня, а по меньшей мере, один технологический параметр автоматически изменяют таким образом, что измеренная высота (5; 105; 205; 305; 405) уровня соответствует заданному значению.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что технологические параметры автоматически изменяют посредством регулирующего блока (10).

14. Способ по любому из пп. 7, 8, 13, отличающийся тем, что сначала осуществляют этап калибровки, на котором устанавливают значение, по меньшей мере, одного технологического параметра, достигают определенной степени измельчения частиц в размалываемом материале и/или определяют заданное значение или диапазон заданных значений высоты уровня.

15. Способ по п. 9, отличающийся тем, что сначала осуществляют этап калибровки, на котором устанавливают значение, по меньшей мере, одного технологического параметра, достигают определенной степени измельчения частиц в размалываемом материале и/или определяют заданное значение или диапазон заданных значений высоты уровня.

16. Способ измельчения частиц в текучем материале, в частности порошках или полужидкостях для изготовления шоколадной массы, при котором частицы измельчают, по меньшей мере, одной валковой парой (2, 3; 102; 202, 203; 302, 303, 316; 402, 403, 416), при этом, в частности, регулируют, по меньшей мере, один технологический параметр, далее, в частности, давление прижима валков и/или скорость вращения, по меньшей мере, одного валка (2, 3; 102; 202, 203; 302, 303, 316; 402, 403, 416), и регистрируют расход текучего материала в межвалковом зазоре (14; 114; 214, 217; 314; 414), отличающийся тем, что в зависимости от зарегистрированного расхода или его изменения изменяют, по меньшей мере, один технологический параметр, выбранный, в частности, из давления прижима валков, межвалкового зазора и скорости вращения, по меньшей мере, одного из валков (2, 3; 102; 202, 203; 302, 303, 316; 402, 403, 416), а также их комбинаций, а расход определяют посредством измерения уровня.

17. Устройство для измельчения частиц в текучем материале, в частности порошке или полужидкости для изготовления шоколадной массы, содержащее, по меньшей мере, одну валковую пару, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один технологический параметр, в частности давление прижима и/или скорость вращения, по меньшей мере, одного из валков можно изменять на основе измеренной регулируемой величины, в частности высоты уровня размалываемого материала в межвалковом зазоре или расположенном перед ним межвалковом корыте, и, по меньшей мере, один валок выполнен в виде небомбированного валка.

18. Устройство по п. 17, отличающееся тем, что небомбированный валок содержит жесткий сердечник, предпочтительно из стали, а также тонкую стенку, причем между сердечником и стенкой расположен упругий слой.