ВИБРАЦИОННЫЙ СМЕСИТЕЛЬ Российский патент 2017 года по МПК B01F11/00 

Изобретение относится к устройствам непрерывного действия для приготовления композиций из сыпучих материалов и может найти применение в пищевой, химической, строительной и других отраслях промышленности.

Известен вибрационный смеситель [1] с вертикальным корпусом и закрепленным внутри него перемешивающим органом, выполненным с плоской перфорированной винтовой поверхностью и двумя перфорированными дисками. Один диск расположен выше верхнего витка шнека на величину, равную его шагу, а второй, снабженный диафрагменным затвором, - у кромки нижнего витка. Сверху на корпусе устройства закреплены крышка со штоком и патрубком ввода ингредиентов, а снизу - коническое днище с патрубком вывода готовой смеси. Шток и патрубок вывода расположены в соосных опорах с упругими элементами. Вибратор генерирует силовые импульсы, которые посредством штока и корпуса передаются перемешивающему органу. При этом специальная кинематическая система, состоящая из штанг, крестовин и ползунов, обеспечивает ему требуемые винтовые колебания для воздействия на сыпучий материал.

Недостатками вибрационного смесителя являются большие габариты, вызванные наличием конического днища для направления готового продукта в выводной патрубок, а также сложность изготовления и эксплуатация диафрагменного затвора.

Наиболее близким техническим решением является вибрационный смеситель [2] с закрепленным на вертикальной трубчатой колонне рабочим органом, выполненным в виде перфорированного винтового лотка, заканчивающегося снизу сплошным витком. Последний необходим для сбора готовой композиции и ее направления к выпускному патрубку, расположенному между перфорированным участком и сплошным под подвижной пластиной. Смеситель также содержит вибратор, упругие элементы, закрепленные на несущих конструкциях, и установленный над рабочим органом патрубок ввода сыпучих ингредиентов. Для получения композиции заданного качества в аппарате организованы два потока материала: основной - просеивание через перфорацию лотка; и вспомогательный - подъем по виткам на рециркуляцию. Направление движения сыпучего материала и соотношение потоков задаются колебаниями, создаваемыми вибратором.

Недостатками вибрационного смесителя являются высокая нестабильность его работы и качества композиции. Это обусловлено тем, что на расходные характеристики перфорации рабочего органа сильно влияет высота слоя материала на витках. С ее повышением производительность отверстий существенно падает, а с понижением - растет. В свою очередь, она зависит от флуктуации параметров вибрации, свойств ингредиентов и производительности дозирующего оборудования. Например, даже незначительное увеличение подачи ингредиентов на верхний виток смесителя вызывает на нем лавинообразный подъем высоты слоя и его «захлебывание». При уменьшении подачи - к «опорожнению» всего рабочего органа. Фактически аппарат работает в состоянии «неустойчивого равновесия», что снижает качество композиции.

Техническим результатом является повышение стабильности работы вибрационного смесителя и качества композиции. Это достигнуто за счет установки выпускного патрубка в конце нижнего сплошного витка, необходимого для сбора готовой композиции. В свою очередь, это позволило изменить организацию движения дисперсного материала внутри аппарата. В новой конструкции основной поток сыпучей массы течет вниз по винтовому лотку рабочего органа, а вспомогательный - просеивается через перфорацию.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства.

Вибрационный смеситель содержит закрепленный на вертикальной трубчатой колонне 1 рабочий орган, выполненный в виде перфорированного винтового лотка 2, заканчивающегося снизу сплошным витком 3 (лотком), в конце которого установлен патрубок вывода 4 готовой композиции. Смеситель также укомплектован патрубком ввода ингредиентов 5, расположенным над рабочим органом, упругим элементом 6, закрепленным на несущей конструкции 7, и вибратором 8. С внешней стороны винтовая поверхность может быть ограничена или вертикальным бортом, как на фиг. 1, или съемным цилиндрическим кожухом (не показан).

Вибрационный смеситель работает следующим образом.

Вибратор 8 побуждает рабочий орган совершать пространственные колебания, например винтовые, с интенсивностью, необходимой для возникновения на лотках 2 и 3 вибкокипящего слоя из дисперсного материала, а также для создания основного потока - виброперемещение материала под уклон. Упругий элемент 6 поддерживает заданные параметры колебаний и виброизолирует несущую конструкцию 7.

Ингредиенты непрерывно или циклически поступают через патрубок ввода 5 (фиг. 1) на верхний виток перфорированного лотка 2. По мере перемещения вниз по винтовой поверхности они смешиваются в вибкокипящем слое, достигая на последнем нижнем сплошном витке 3 требуемой однородности, который одновременно является дном рабочего органа. Готовая смесь выводится из аппарата через патрубок 4, установленный в конце лотка 3. Изменение параметров вибрации, свойств ингредиентов и производительности дозирующего оборудования хоть и вызывает некоторое изменение высоты слоя, но оно не критично для работы смесителя. Его работа стабильна, т.к. аппарат работает в состоянии «устойчивого равновесия».

Просев сыпучей композиции через отверстия лотка 2 создает эффект опережения (проскок). Этот вспомогательный поток способствуют сглаживанию неравномерностей расходов ингредиентов, неизбежно генерируемых дозаторами, и усреднению состава смеси по высоте рабочего органа. Особенно это важно при их дискретно-циклической подаче в смеситель. Другая функция отверстий - компенсация вакуума, возникающего между поверхностью лотка и слоем материала при его отрывном движении. Воздух в основном подсасывается через них, а при падении слоя - вытесняется и через отверстия, и сквозь слой. Благодаря подобному насосному эффекту, возникающему при работе смесителя, можно уменьшить параметры вибрации, при которых сыпучая масса начинает «кипеть». Это снижает энергопотребление.

Таким образом, установка выпускного патрубка в конце нижнего сплошного витка рабочего органа позволила по-новому организовать движение дисперсного материала внутри вибрационного смесителя, что стабилизировало его работу и качество композиции.

Источники литературы

1. Авторское свидетельство СССР №1472110, B01F 11/00, 1987, опубл. 15.04.89. Бюл.№14.

2. А.с. SU 1674943 А2, кл. B01F 11/00, опубл. 07.09.91, бюл. №33 (4685826/26 от 03.05.89).

ОБОСНОВАНИЕ изменения терминологии (материал взят из толковых словарей)

1. В аналоге и прототипе некорректно используется словосочетание «спиральный желоб».

Спираль, в математике,- это кривая, которая огибает некоторую центральную точку или ось, постепенно приближаясь или удаляясь от нее, в зависимости от направления обхода кривой.

В то же время, винт (шнек) - цилиндр с многократно обернутой вокруг него наклонной поверхностью. Т.е. это протяженная деталь.

Шнек (от нем. Schnecke, буквально - улитка) - стержень с винтовой поверхностью вдоль продольной оси. Винтовая поверхность (геликоид) образована линией, одновременно равномерно вращающейся вокруг некой неподвижной оси и перемещающейся вдоль нее. Она не обязательно должна быть прямой и перпендикулярной оси.

Лоток - устройство незамкнутого поперечного сечения для безнапорного движения жидкости, или суспензии, а также перемещения сыпучего или штучного материала.

Слова «желоб» и «лоток» являются синонимами, но из соображений благозвучия лучше использовать слово «лоток». Например, смеситель лоткового типа. Гораздо грубее звучит - смеситель желобчатого типа.

Поэтому в предлагаемом техническом решении употребляется словосочетание «винтовой лоток», наиболее полно отражающее его суть.

2. Также в аналоге и прототипе некорректно используются словосочетания «компенсирующие элементы» и «амортизирующие элементы», т.к. они предназначены для гашения колебаний, что в контексте «поддержание колебаний» ложно. Следует употреблять «рессорные элементы» или «упругие элементы». Рессоры (фр. ressort - пружина), пружины, торсионы за счет своих упругих свойств позволяют поддерживать требуемые параметры вибрации с наименьшими энергозатратами.

В тексте описания изобретения использовано словосочетание «упругие элементы».

Изобретение относится к устройствам непрерывного действия для приготовления сыпучих композиций. Вибрационный смеситель содержит закрепленный на вертикальной трубчатой колонне рабочий орган, выполненный в виде перфорированного винтового лотка, заканчивающегося снизу сплошным витком, патрубок ввода ингредиентов, расположенный над рабочим органом, упругий элемент, закрепленный на несущей конструкции, и вибратор, отличающийся тем, что патрубок вывода готовой композиции установлен в конце сплошного витка. Ингредиенты поступают на верхний виток рабочего органа через патрубок ввода. Под действием колебаний, создаваемых вибратором, частицы сыпучего материала, перемещаясь вниз по рабочему органу, смешиваются. Готовый продукт удаляется из аппарата снизу через патрубок вывода, установленный в конце сплошного витка. Техническим результатом изобретения является повышение стабильности работы вибрационного смесителя и качества композиции. 1 ил.

Вибрационный смеситель содержит закрепленный на вертикальной трубчатой колонне рабочий орган, выполненный в виде перфорированного винтового лотка, заканчивающегося снизу сплошным витком, патрубок ввода ингредиентов, расположенный над рабочим органом, упругий элемент, закрепленный на несущей конструкции, и вибратор, отличающийся тем, что патрубок вывода готовой композиции установлен в конце сплошного витка.