Линия приготовления лечебных кормов Российский патент 2020 года по МПК A23N17/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, а именно, к устройствам для приготовления смеси лечебных кормов, витаминных термолабильных , минеральных и других премиксов.

Известна «Установка для приготовления премиксов и кормовых смесей» по п. RU 2289974, МПК А23N17/00, 2005 г. Установка включает два вертикально установленных смесителя, сообщающихся между собой. Смеситель для премиксов представляет собой центрифугу в виде усеченного конуса, его смешивающий рабочий орган имеет вид лопатки, а смеситель для кормовых смесей выполнен с винтовой лопаткой.

Недостатки: смесители в виде центрифуги предназначены для разделения, они осуществляют сепарацию составляющих по удельному весу, а спирально-винтовой конвейер для транспортирования премикса из малого смесителя в большой также приводит к сегрегации смеси. Конструкция установки сложная, металлоемкая, для ее работы используется четыре электропривода.

Известна «Установка для приготовления премиксов и кормовых смесей» по п. RU 2411884, МПК А 23 N 17/00, 2010 г. Установка включает измельчитель-смеситель для первичных премиксов и смеситель для приготовления кормовых смесей из первичных премиксов и наполнителя.

Недостатком данной установки является цилиндрическая форма измельчителя-смесителя премиксов и смесителя кормолекарственных смесей, в которых происходит конвективный способ смешивания, что недостаточно для получения высокооднородной смеси.

Известна «Установка для приготовления кормолекарственных смесей» RU 2635367, МПК А23N17/00, 2017 г., которая включает измельчитель-смеситель для первичных премиксов, смеситель для премиксов и кормовых смесей, устройства для загрузки и выгрузки. Однако, оба эти смесителя осуществляют процесс измельчения ударом, а смешивание - конвективным способом при хаотическом перемещении продукта, что недостаточно эффективно.

Наиболее близкой по технической сущности изобретения является «Установка для приготовления гомогенной смеси лечебных кормов, витаминных термолабильных и минеральных премиксов RU 2703196 С1, 15.10.2019 принята за прототип, которая включает измельчитель-смеситель и смеситель, а также устройства для загрузки и выгрузки. Однако, в этих блоках на двухсторонних лопастях под действием центробежных сил происходит сепарация смеси, а в объеме сферических корпусов – беспорядочное перемещение компонентов смеси, при котором возможности смешивания и сегрегации компонентов смеси не управляемые.

Техническая задача предлагаемого изобретения является повышение однородности смеси лечебных кормов и управляемости активности процесса смешивания путем создания линии, исключающей разделение ингредиентов смеси при вращательном движении двухсторонней лопасти смесителя устойчивой траектории и обеспечении движения материально-воздушного потока в обеих блоках по криволинейной, внутренней сферической поверхности, которая обеспечивает.

Поставленная задача достигается тем, что линия смешивания лечебных препаратов, витаминных и минеральных добавок с наполнителем, включающая лабораторную мельницу для первичных премиксов и сообщающейся с ней измельчитель-смеситель для вторичных премиксов, а также сообщающийся с ним смеситель для приготовления лечебных кормов, устройства загрузки и выгрузки, достигается тем, что линия приготовления лечебных кормов, включающая лабораторную мельницу, сообщающейся с ней измельчитель-смеситель и сообщающийся с ними смеситель для приготовления лечебных кормов, устройства загрузки и выгрузки, отличающаяся тем, что в шаровом корпусе измельчителя-смесителя концентрично, установлен сферический экран, поверхность которого образована окружностью радиусом равным 2/3 радиуса шарового корпуса измельчителя-смесителя, а плоские лопасти установлены вертикально широкой стороной вдоль оси вала привода, сторона лопасти параллельная и прилегающая к рабочей поверхности диска с регулируемым зазором 0,6-1,2 мм срезана под углом естественного откоса смеси 23-31°; конструктивное исполнение сферического экрана смесителя аналогично измельчителю-смесителю, но длинная сторона плоской лопасти параллельна гладкой поверхности пода, закрепленного на раме смесителя, установлена с зазором 1,0 мм; при этом кольцевой зазор между верхней кромкой сферических экранов и поверхностью загрузочных шлюзов измельчителя-смесителя и смесителя составляет 20-25 мм, а расстояние между нижней кромкой сферического экрана и двухсторонней лопастью, а также вертикальной осевой линией составляет 15-20 мм; причем лабораторный смеситель для первичных премиксов расположен над измельчителем-смесителем для вторичных премиксов, который установлен над смесителем лечебных кормов, все блоки герметично соединены посредством патрубков в единый поток.

Смесители для приготовления комбикормов и лечебных кормов, которые используют в нашей стране и за рубежом, работают по принципу конвективного смешивания, при этом коэффициент однородности смешивания составляет 0,80-0,85, а для лечебных кормов по ветеринарным требованиям он равен – 0,95-0,97 (Спесивцев А. Процесс смешивания при производстве комбикормов.//Комбикорма. – 2016 - №3 – С.37-41).

Высший коэффициент однородности смешивания двухфазной неоднородной системы достигается в псевдоожиженном слое (О.М.Тодес, О.Б.Цитович «Аппараты с кипящим зернистым слоем» Ленинград, Химия, 1981 г.). Расчет основных параметров псевдоожижения выполняют по методике (И.П.Мухленов и др. «Расчет препаратов кипящего слоя», Ленинград, Химия, 1986 г.). Процесс смешивания зависит в основном от конструкции смесителя, рабочих органов и режима его работы.

Конвективное смешивание в псевдоожиженном слое отличается высокой эффективностью, малым временем смешивания, простой конструкцией, однако при работе смесителя происходит сегрегация смеси – рассортирование компонентов по удельной массе частиц и размерам. Поэтому, для каждого типа смесителя и вида смеси необходимо экспериментально установить режим работы смесителя: соотношение компонентов, число оборотов вала смесителя, время смешивания, степень загрузки емкости смесителя и др.

Диффузионное смешивание осуществляется способом взаимной диффузии компонентов при совместном смятии, в результате из двух гетерогенных (неоднородных) компонентов образуется гомогенный (однородный) продукт – вещества находятся в одном агрегатном состоянии и при последующем смешивании не разделяются. Диффузионное смешивание представляется как процесс взаимного проникновения молекул одного вещества между молекулами другого, что приводит к выравниванию их концентрации по всему занимаемому объему. При этом происходит перенос вещества с мест высокой концентрации в места низкой концентрации и наоборот. Атомы соприкасающихся материалов перемешиваются на границе соприкосновения рабочих органов.

Известно, что самые напряженные и ответственные детали и узлы самолетов, ракет, кораблей и др. в настоящее время изготавливаются из композитных материалов (М.Л. Кербер, В.М. Виноградов, Г.С. Головкин «Полимерные композиционные материалы» СПб, 2008 г., С.560). Это достигается путем совместного измельчения состава полимеров до мельчайших частиц и одновременного диффузионного смешивания с последующим нагревом и прессованием, где уже между частицами, составляющих полимеров, действуют межмолекулярные силы.

Особенность смешивания лечебных препаратов и витаминных термолабильных и минеральных премиксов в том, что размеры частиц солей микроэлементов, используемых в комбикормовом производстве, варьируют в широких пределах – от пылевидных, способных витать в воздухе, до аномально крупных (1,2 мм), ограниченных лишь требованиями ГОСТ 52356-2005 «Премиксы. Номенклатура показателей», что не противоречит действующим нормативным документам.

Если размер компонентов не соответствует нормативам (ГОСТ), то для цыплят-бройлеров норма комбикорма 20 г в сутки, может не попасть нужный элемент, а если в эти 20 г корма попадает лишь одна частичка размером 1,2 мм, то будет перекорм. Применяемые компоненты являются солями тяжелых металлов. Они обладают высокой токсичностью для живых организмов, даже при невысоких превышениях допустимых норм, а также способствуют биоаккумуляции их в организме. Однако, их применение позволяет на треть повысить продуктивность животных и птицы (В.С.Крюков «Производство однородных комбикормов и качество премиксов»//[Электронный ресурс]:URL http://soyanews.info/news/-Proizvodstvo-odnorodnykh-kombikormov-i-kachestvo-.html).

Сферическая форма корпусов измельчителя-смесителя для вторичных премиксов и измельчителя-смесителя кормовой смеси формирует устойчивую траекторию движения обрабатываемых компонентов, при этом происходит их конвективное смешивание и в псевдоожиженном слое; осуществляет целенаправленную устойчивую подачу на рабочие поверхности диска, где совместно происходит измельчение и смешивание способом диффузии.

Установлено, что миграционную способность материальных частиц различной плотности в диапазоне крупности от 0,1 до 3 мм, подверженных действию воздушного потока, определяется состоянием равновесия частиц на кривой (наклонной) поверхности и зависит от скорости потока и угла наклона. На сферической поверхности создаются благоприятные условия пересекающихся траекторий движения легких и тяжелых материалов в поле действия аэродинамических, гравитационных и центробежных сил (Филиппов В.Е., Гаврильев Д.М., Лебедев И.Ф. Поведение минеральных частиц в потоке на искривленной поверхности. Горный информационно-аналитический бюллетень. МГГУ-2007-№3, С368-371). Эти принципы приняты за основу процесса смешивания предложенной линии.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг.1 – схема линии приготовления лечебных кормов, фиг.2 – вид А, фиг.3 – вид –Б.

Линия приготовления лечебных кормов включает лабораторную мельницу 1 для приготовления первичных премиксов с устройством ввода препаратов 2, бункер для наполнителя 3 с загрузочным шлюзом 4; измельчитель-смеситель 5 для приготовления вторичных премиксов содержит шаровой корпус 6 с обтекателем 7 в верхней части, в нижней цилиндрической части сферического корпуса на раме 8 закреплен рабочий диск 9 с насечкой на рабочей стороне в форме Архимедовой спирали по центру которого проходит вал привода 10, на нем закреплена двухстороння лопасть 11 (фиг.2, вид А), стороны лопастей, прилегающие к рабочей поверхности диска, срезаны по углом естественного откоса смеси α=23-31° (фиг.3, вид Б), между рабочим диском и двухсторонней лопастью установлены регулировочные прокладки 12; вдоль вертикальной оси шарового корпуса измельчителя-смесителя установлен сферический экран 13 радиусом, образующей ее поверхность (r экр.), равный 2/3 радиуса шарового корпуса Rш, (r экр.=2/3 Rш); в нижней части шарового корпуса установлен выгрузной патрубок 14 с заслонкой 15.

Для устойчивого движения материально-воздушного потока смеси на верхнем повороте расстояние (кольцевой зазор) между верхней кромкой сферического экрана 13 и нижней кромкой обтекателя 7 составляет величину l, а расстояние между нижней кромкой сферического экрана и двухсторонней лопастью 11, а также вертикальной осевой линией измельчителя-смесителя составляет величину δ. Опытным путем установлено: в зависимости от производительности измельчителя-смесителя величина l =25-30 мм, а δ=15-20 мм; линия содержит смеситель 16 с шаровым корпусом 17,обтекателем 18; в нижней части шарового смесителя установлена двухсторонняя плоская лопасть 19 , закрепленная на валу привода 20, между двухсторонней лопастью и подовым диском 29 закрепленного на раме 21 установлены регулировочные прокладки 22; вдоль вертикальной оси смесителя установлена направляющая сфера 23, линия, образующая ее поверхность конуса проведена радиусом равным 2/3 радиуса большого шара (Rб.ш) смесителя, в нижней части смесителя расположены выгрузной патрубок 24 с задвижкой 25; загрузочный шлюз 26 сообщен с бункером 27 для наполнителя.

Работает линия приготовления лечебных кормов следующим образом.

В лабораторную мельницу 1 для приготовления первичных премиксов при открытой крышке и закрытой заслонке с устройства ввода препаратов 2 помещают лечебный премикс, а из бункера 3 добавляют наполнитель в соотношении 1:3. Включают в работу лабораторную мельницу и в течение 60с совместно измельчают ударом и смешивают компоненты. Полученный первичный премикс при открытой заслонке и работающей лабораторной мельнице через шлюз 4 выгружают в измельчитель-смеситель 5 для приготовления вторичного премикса; в него же из бункера 3 добавляют 15-20% установленной дозы наполнителя в лечебном комбикорме. Включают в работу вал привода 10 измельчителя-смесителя и закрепленную на нем двухстороннюю лопасть 11, сторона его, прилегающая к рабочей поверхности диска 9, закрепленного на раме 8 срезана под углом естественного откоса смеси 23-31° (фиг.3, вид Б); при вращении лопасти смесь зажимается наклонной ее стороной и в зазоре 0,6-1,2 мм, который регулируется прокладками 12, между лезвием лопастей и насечкой на рабочей стороне диска в форме Архимедовой спирали зажимается под постоянным углом защемления β=18-20° (фиг.2, вид А) при совместном смятии компонентов происходит процесс взаимной диффузии – механическое вдавливание одного компонента в другой; двухсторонняя лопасть равномерно выбрасывает смесь измельчаемой массы с воздухом на 360° внутренней сферической поверхности корпуса 6 измельчителя-смесителя вторичных премиксов, создается устойчивый поток – псевдоожиженный слой, в режиме повышенного давления, в котором компоненты равномерно распределяются, а обтекатель 7 через кольцевой зазор l направляет поток смеси вниз, где в объеме сферического экрана 13 с радиусом r продолжается процесс смешивания в псевдоожиженном слое в режиме пониженного давления и на его вогнутой поверхности, которая через зазор δ направляет поток смеси к оси двухсторонней лопасти, далее в зазор между лезвиями лопастей и насечкой на рабочей стороне диска 9; вакуум в зоне вертикальной оси сферы способствует устойчивой подаче смеси на рабочие органы в зону диффузии; достигается замкнутый устойчивый процесс: одновременного измельчения путем совместного смятия компонентов, смешивания на вогнутой поверхности шара и сферического экрана, а также в их объемах в режиме псевдоожиженного слоя, при переменном давлении.

Процесс смешивания в измельчителе-смесителе для вторичных премиксов осуществляется в течение 100-120с. Полученный вторичный премикс при включенном приводе через патрубок 14 при открытой заслонке 15 и шлюз 26 высыпают в большой смеситель 16; в него же добавляется остальная доза наполнителя, включается в работу вал привода 20 и двухсторонняя лопасть 19 ,которая при вращении захватывает смешиваемую массу и равномерно выбрасывает материально-воздушный поток по всему периметру (360°) вогнутой поверхности сферы шара 17, поднимая его вверх, где направляющий обтекатель 18 плавно переводит направление движения псевдоожиженного слоя снизу-вверх в движение сверху-вниз и по вогнутой поверхности направляющего сферического экрана 23, образующая линия которой проведена радиусом 2/3 Rб.ш . Зазор между рабочей частью подового диска 29, закрепленного на раме 21 и двухсторонней лопастью 19 регулируется прокладками 22. Процесс смешивания продолжается 120-180с. и при открытой заслонке 25 через выгрузной патрубок 24 готовые лечебные комбикорма выгружаются в тару.

Таким образом, измельчитель-смеситель и смеситель линии приготовления лечебных кормов выполнены в форме шара, внутри которых установлены сферические экраны, разделяющие их объемы на зоны повышенного давления и вакуума и с вращающимися лопастями. Они формируют целенаправленный устойчивый поток материально-воздушной смеси по вогнутым поверхностям сферы в зоны диффузионного и конвективного смешивания. Этим достигается более высокая однородность смеси лечебных кормов.

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, а именно к устройствам для приготовления смеси лечебных кормов, витаминных термолабильных, минеральных и других премиксов. Линия включает лабораторную мельницу, измельчитель-смеситель, смеситель для приготовления лечебных кормов, устройства загрузки и выгрузки. В шаровом корпусе измельчителя-смесителя концентрично установлен сферический экран. Конструктивное исполнение сферического экрана смесителя аналогично измельчителю-смесителю. Кольцевой зазор между верхней кромкой сферических экранов и поверхностью загрузочных шлюзов измельчителя-смесителя и смесителя составляет 20-25 мм. Лабораторный смеситель для первичных премиксов расположен над измельчителем-смесителем для вторичных премиксов, который установлен над смесителем лечебных кормов. Все блоки герметично соединены посредством патрубков в единый поток. Использование изобретения позволит повысить качество готового продукта. 3 ил.

Линия приготовления лечебных кормов, характеризующаяся тем, что она имеет лабораторную мельницу для приготовления первичных премиксов с устройством ввода препаратов, бункер для наполнителя с загрузочным шлюзом, измельчитель-смеситель для приготовления вторичных премиксов, при этом измельчитель-смеситель выполнен в виде шарового корпуса с обтекателем в верхней части, в нижней части шарового корпуса, выполненного в виде цилиндра, на раме закреплен рабочий диск с насечкой на рабочей стороне в форме Архимедовой спирали, по центру диска проходит вал привода, на котором установлена двухсторонняя плоская лопасть, причем плоские лопасти установлены вертикально широкой стороной вдоль оси вала привода, а сторона лопасти, параллельная и прилегающая к рабочей поверхности диска с регулируемым зазором 0,6-1,2 мм, срезана под углом естественного откоса смеси α=23-31°, при этом вдоль вертикальной оси шарового корпуса установлен сферический экран с радиусом, образующим его поверхность, равным 2/3 радиуса шарового корпуса, регулируемый зазор между нижней кромкой сферического экрана и лопастью равен 0,6-1,2 мм, а в нижней части шарового корпуса установлен выгрузной патрубок с заслонкой, кроме того, линия содержит также большой смеситель для получения готового продукта в виде лечебных кормов, сообщенный с измельчителем-смесителем для приготовления вторичных премиксов, причем смеситель также имеет шаровой корпус и сферический экран аналогичного конструктивного исполнения с шаровым корпусом и сферическим экраном измельчителя-смесителя, в нижней части шарового корпуса на валу привода установлена двухсторонняя плоская лопасть, между лопастью и закрепленным на раме подовым диском установлены регулировочные прокладки, при этом длинная сторона плоской лопасти установлена относительно диска с зазором, равным 1,0 мм, кольцевой зазор между верхней кромкой сферических экранов и поверхностью загрузочных шлюзов измельчителя-смесителя и смесителя составляет 20-25 мм, а расстояние между нижней кромкой сферического экрана и лопастью, а также вертикальной осевой линией составляет 15-20 мм, кроме того, лабораторная мельница для первичных премиксов расположена над измельчителем-смесителем для вторичных премиксов, который установлен над смесителем готовых лечебных кормов, при этом все блоки линии герметично соединены посредством патрубков в единый поток.