Способ смешения сыпучих компонентов и устройство для его реализации Российский патент 2025 года по МПК B01F31/24 B01F31/30 B01F35/71 B01F35/80 B01F23/60 

Техническое решение относится к фармацевтической, химической и пищевой промышленности везде, где требуется упорядоченное распределение некомкующихся сыпучих компонентов между собой внутри объема готовой смеси.

Известен способ смешения сыпучих компонентов, состоящий в подаче, дозировании и смешении, причем дозирование осуществляют механическим разделением подающихся непрерывным потоком компонентов на микрообъемы в единицу времени, а смешение осуществляют упорядоченной укладкой отдельных микрообъемов в емкости для смеси в виде угловых секторов за счет изменения емкостями своих положений относительно навыков сыпучих компонентов и относительно собственной оси [Патент №2129911 РФ, МПК B01F3/18, Способ смешения сыпучих компонентов и устройство для его реализации / А.Н. Лукаш [и др.], Опубл. 10.05.1999].

Данный способ реализован в устройстве, содержащем дозирующий узел и смеситель, причем дозирующий узел выполнен в виде питателей и карусели отсекателей, жестко закрепленной на главном валу, вращающемся в неподвижном стакане, а смеситель выполнен в виде закрепленного на главном валу несущего диска и емкостей, установленных на подставках, жестко закрепленных с вращающимися в радиальных отверстиях несущего диска валами, на которых закреплены шестерни, связанные с зубчатым колесом, жестко закрепленном на торце неподвижного стакана.

К недостаткам способа и устройства, его реализующего, относится нарушение упорядоченного движения компонентов в устройствах смешения, а также нарушение упорядоченного расположения компонентов на границах раздела их и, особенно, в средней части емкости, в верхней и нижней ее частях. Кроме того, расположение смешиваемых компонентов по высоте емкости определяется как распределение их по винтовой поверхности, что также не улучшает упорядоченного расположения смешиваемых компонентов, которые могут иметь не только разные весовые и габаритные параметры, но и требуемое соотношение компонентов в смеси.

Известен способ смешения сыпучих компонентов, состоящий в дозировании их механическим разделением подающихся непрерывным потоком компонентов на микрообъемы в единицу времени, смешение осуществляют упорядоченной укладкой отдельных микрообъемов в емкости для смеси за счет изменения ими своего положения относительно потоков сыпучих компонентов, причем емкости для смеси перемещают перпендикулярно потокам сыпучих компонентов различных фракций в горизонтальной плоскости, при этом первоначально в емкость укладывают компоненты, имеющие минимальные геометрические размеры, затем с размерами частиц растущих до максимума и затем убывающих до минимального размера фракций компонента, затем на смесь воздействуют давлением, не превышающем давления разрушения наименее прочных частиц смеси, с последующей фиксацией ее в упорядоченной укладке [Патент №2271243 РФ, МПК⁶ B01F3/18, Способ смешения сыпучих компонентов и устройство для его реализации / А.Н. Лукаш [и др.], Опубл. 10.03.2006. Бюлл.№7].

Данный способ смешения сыпучих компонентов реализуется в устройстве, содержащем дозирующий узел и смеситель, где дозирующий узел выполнен в виде питателей и карусели отсекателей, а смеситель - в виде перемещающихся относительно дозирующего узла емкостей, причем дозирующий узел выполнен в виде нескольких неподвижных питателей и каруселей отсекателей, установленных последовательно друг за другом с отдельным приводом для каждой карусели, которые связаны с командоаппаратом, а смеситель выполнен в виде ленточного транспортера, на котором установлены прямоугольные емкости для смеси, причем после последнего питателя под лентой транспортера размещена жесткая площадка, над которой установлен штамп, имеющий привод вертикального перемещения для создания заданной величины давления на полученную смесь, и над ней же размещена позиция укупорки емкости.

К недостаткам способа и устройства, его реализующего, относится то, что проникновение компонентов более мелких фракций между более крупными обеспечивается только за счет случайных, нерегулируемых вибраций и ударов, возникающих на поддерживающих рамках ленточного транспортера в процессе их перемещения, и не позволяет подобрать для конкретного состава сыпучих компонентов различных фракций оптимальные режимы вибрационного воздействия, обеспечивающие устойчивое проникновение компонентов более мелких фракций между более крупными, что в некоторых случаях не позволяет получить требуемое улучшение и стабилизацию качества смеси при заданных соотношениях сыпучих компонентов различных фракций смеси.

Задачей изобретения является гарантированное обеспечение требуемого качества смеси при любых соотношениях сыпучих компонентов различных фракций смеси за счет воздействия на емкости с уложенными сыпучими компонентами вибрационными колебаниями, направленными в вертикальной плоскости, с амплитудой и частотой, регулируемыми в зависимости от геометрических размеров фракций сыпучих компонентов смеси, что обеспечит устойчивое проникновение компонентов более мелких фракций между более крупными.

Поставленная задача решается тем, что в способе смешения сыпучих компонентов, состоящем в дозировании их механическим разделением подающихся непрерывным потоком компонентов на микрообъемы в единицу времени, смешение осуществляют упорядоченной укладкой отдельных микрообъемов в емкости для смеси за счет изменения ими своего положения относительно потоков сыпучих компонентов, причем емкости для смеси перемещают перпендикулярно потокам сыпучих компонентов различных фракций в горизонтальной плоскости, при этом первоначально в емкость укладывают компоненты, имеющие минимальные геометрические размеры, затем с размерами частиц растущих до максимума и затем убывающих до минимального размера фракций компонента, затем на смесь воздействуют давлением, не превышающем давления разрушения наименее прочных частиц смеси, с последующей фиксацией ее в упорядоченной укладке.

Новым является то, что перед воздействием на смесь упомянутым выше давлением, на емкости с уложенными сыпучими компонентами, воздействуют направленными в вертикальной плоскости вибрационными колебаниями с амплитудой и частотой, регулируемыми в зависимости от геометрических размеров фракций сыпучих компонентов смеси.

Предполагаемый способ смешения сыпучих компонентов реализуется в устройстве, содержащем дозирующий узел и смеситель, где дозирующий узел выполнен в виде питателей и карусели отсекателей, а смеситель - в виде перемещающихся относительно дозирующего узла емкостей, причем дозирующий узел выполнен в виде нескольких неподвижных питателей и каруселей отсекателей, установленных последовательно друг за другом с отдельным приводом для каждой карусели, которые связаны с командоаппаратом, а смеситель выполнен в виде ленточного транспортера, на котором установлены прямоугольные емкости для смеси, причем после последнего питателя под лентой транспортера размещена жесткая площадка, над которой установлен штамп, имеющий привод вертикального перемещения для создания заданной величины давления на полученную смесь, и над ней же размещена позиция укупорки емкости.

Новым является то, что между последним питателем и жесткой площадкой, на которой установлен упомянутый выше штамп, под ленточным транспортером на вертикальном стержне, установленном с возможностью вертикальных перемещений в неподвижной направляющей, размещена подпружиненная жесткая площадка, а на конце вертикального стержня, противоположном жесткой площадке, установлен якорь электромагнитного возбудителя вибрационных колебаний. Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

- на фиг.1 показано устройство для смешения сыпучих компонентов;

- на фиг.2 - вид сверху на предлагаемое устройство.

Предлагаемый способ смешения сыпучих компонентов состоит в том, что от непрерывных потоков компонентов, перемещающихся под действием силы тяжести потоков, по времени отсекают микрообъемы, которые, накладываясь друг на друга, позволяют получить любой закон распределения компонентов в полученной смеси. Укладка же микрообъемов на плоскости в последовательности от минимальных размеров фракции до максимального их значения и последующего снижения максимальных размеров и последующей подпрессовки смеси после окончательного смешения позволит максимально повысить плотность смеси и сохранить равноразмерное распределение компонентов по объему за счет упаковки полученной в емкости смеси, т.е. даже в процессе транспортировки упорядоченное распределением компонетов сохраняется, а объем его при этом сохраняется минимальным. Перед подпрессовкой смеси на емкости с уложенными сыпучими компонентами, воздействуют направленными в вертикальной плоскости вибрационными колебаниями с амплитудой и частотой, регулируемыми в зависимости от геометрических размеров фракций сыпучих компонентов смеси, что обеспечит устойчивое проникновение компонентов более мелких фракций между более крупными и гарантированное качество смеси при любых соотношениях сыпучих компонентов различных фракций смеси. Учитывая же то, что частота прерывания потоков компонентов на каждом из потоков может изменяться практически по любому закону, то и распределение компонентов в смеси как по глубине, так и по плоскости перемещения может принимать любой заданный вид, в том числе и при различных геометрических параметрах фракций компонентов.

Устройство, реализующее предлагаемый способ смешения сыпучих компонентов, содержит дозирующее устройство в виде питателей 1 и каруселей 2, отсекателей 3, связанных друг с другом командоаппаратом 4, управляющим числом оборотов каруселей 2, установленных на валах 5 с зазором относительно прямоугольных емкостей 6 для смеси компонентов, а на противоположных концах валов 5 установлены зубчатая передача, связывающая их с зубчатыми колесами 7 на валах электродвигателей 8, например, постоянного тока. Смеситель выполнен в виде ленточного транспортера 9 с загрузочной позицией 10 для емкости 6, позиции для приложения давления через штамп подпрессовки 11 и позиции укупорки 12, причем под позициями 10 и 11 под лентой транспортера 9 установлена жесткая опора 13. С командоаппаратом 4 также связана система фотоэлементов 14, управляющих каруселями 2 отсекателей 3. Кроме того, карусели 2 отдельных дозирующих устройств установлены с возможностью вращения навстречу (движению) вращению других дозирующих устройств, а отсекатели 3 последовательно установленных дозирующих устройств полностью перекрывают ширину емкостей 6.

Между последним питателем и жесткой опорой 13, над которой установлен упомянутый выше штамп подпрессовки 11, под ленточным транспортером 9 на вертикальном стержне 15, установленном с возможностью вертикальных перемещений в неподвижной направляющей 16, размещена подпружиненная пружинами 17 жесткая площадка 18, а на конце вертикального стержня 15, протовоположном жесткой площадке 18, установлен якорь 19 электромагнитного возбудителя 20 вибрационных колебаний.

Устройство работает следующим образом.

На загрузочную позицию 10 ленточного транспортера 9, желательно с металлической лентой, поступает прямоугольная емкость 6 под отверстие карусели 2 с отсекателем 3. Через питатель 1, установленный над этими отверстиями, поступает микродоза одного из компонентов требуемой смеси. Через соседнее отверстие поступают другие компоненты смеси, в результате чего они укладываются рядом друг с другом, образуя как бы подложку, при этом наиболее мелкие по фракциям компоненты устилают дно емкости 6, а на них через отверстия каруселей 2, последующих за начальной, последовательно укладываются более крупные фракции компонентов, при этом на заключительных каруселях 2 сверху на компоненты смеси, уложенные в емкости 6, вновь укладываются мелкие фракции смеси компонентов, что позволяет последним, при воздействии на емкости 6 вибрационными колебаниями, направленными в вертикальной плоскости и передаваемыми емкостям 6 посредством подпружиненной пружинами 17 жесткой площадкой 18, проникать компонентам более мелких фракций между более крупными, а это в свою очередь позволяет заполнить все промежутки между отдельными компонентами фракций и создает более плавную упорядоченную структуру смеси из различных по величине фракций компонентов смеси. Вибрационные колебания подпружиненной площадке 18, установленной на вертикальном стержне 15, с возможностью вертикальных перемещений в неподвижной направляющей 16, сообщаются посредством электромагнитного возбудителя 20, воздействующего на якорь 19, установленный на торце вертикального стержня 15, противоположном подпружиненной площадке 18. Электропитание элктромагнитного возбудителя 20 осуществляется от внешнего источника переменного тока с регулируемой частотой и амплитудой (на фиг. не показан), что позволяет обеспечить устойчивое проникновение компонентов более мелких фракций между более крупными и гарантированное качество смеси при любых соотношениях сыпучих компонентов различных фракций смеси. Последующая же подпрессовка смеси штампом 11 позволяет сохранить упорядоченную структуру смеси и уменьшить объем смеси до минимально возможного, а для исключения перераспределений фракций по высоте смеси в емкостях 6, непосредственно за позицией штампа подпрессовки 11 размещена позиция укупорки 12, размещенная над той же жесткой опорой 13, что и штамп 11. Укупорка может быть, например, вакуумная, на установках «Термопакт», т.е. такая, которая плотно охватывает с натягом поверхность смеси в емкостях 6.

Учитывая же, что все карусели 2 через валы 5 связаны зубчатой передачей 7 с валами электродвигателей 8, например, постоянного тока, то на каждом отсекателе 3 и, соответственно, каждой карусели 2, можно, с помощью командоаппарата 4, обеспечивать необходимую угловую их скорость, т.е. управлять комбинацией фракций смеси в емкость 6 в широких пределах, обеспечивая необходимое соотношение компонентов смеси. Кроме того, возможно вращение каждой карусели 2 в противоположную сторону предыдущей, что обеспечит и дополнительный процесс смешения, и дополнительную конфигурацию микродоз отдельных компонентов, т.е. дополнительно можно придать поверхности смеси дополнительный дизайн.

Таким образом, предложенный способ смешения сыпучих компонентов и устройство для его реализации позволят обеспечить устойчивое проникновение компонентов более мелких фракций между более крупными и гарантировать требуемое качество смеси при любых соотношениях сыпучих компонентов различных фракций смеси за счет воздействия на емкости с уложенными сыпучими компонентами вибрационными колебаниями, направленными в вертикальной плоскости, с амплитудой и частотой, регулируемыми в зависимости от геометрических размеров фракций сыпучих компонентов смеси.

Техническое решение относится к фармацевтической, химической и пищевой промышленности, где требуется упорядоченное распределение некомкующихся сыпучих компонентов между собой внутри объема готовой смеси. Способ смешения сыпучих компонентов состоит в дозировании их механическим разделением подающихся непрерывным потоком компонентов на объемы в единицу времени, смешение осуществляют упорядоченной укладкой отдельных объемов в емкости для смеси за счет изменения ими своего положения относительно потоков сыпучих компонентов, при этом емкости для смеси перемещают перпендикулярно потокам сыпучих компонентов различных фракций в горизонтальной плоскости, первоначально в емкости укладывают компоненты, имеющие минимальные геометрические размеры, затем с размерами частиц, растущих до максимума, затем убывающих до минимального размера фракций компонента, затем на смесь воздействуют давлением, не превышающим давление разрушения наименее прочных частей смеси, с последующей фиксацией ее в упорядоченной укладке, при этом перед воздействием на смесь упомянутым выше давлением на емкости с уложенными сыпучими компонентами воздействуют направленными в вертикальной плоскости вибрационными колебаниями с амплитудой и частотой, регулируемыми в зависимости от геометрических размеров фракций сыпучих компонентов смеси. Устройство для смешения сыпучих компонентов содержит дозирующий узел и смеситель, где дозирующий узел выполнен в виде питателей карусели отсекателей, а смеситель выполнен с перемещающимися емкостями, при этом дозирующий узел выполнен в виде нескольких неподвижных питателей и каруселей отсекателей, установленных последовательно друг за другом с отдельным приводом для каждой карусели, которые связаны с командоаппаратом, смеситель выполнен в виде ленточного транспортера, на котором установлены прямоугольные емкости для смеси, а после последнего питателя под ленточным транспортером размещена жесткая площадка, на которой установлен штамп с приводом вертикального перемещения и над ней же размещена позиция укупорки емкости, а между последним питателем и жесткой площадкой, на которой установлен упомянутый выше штамп, под ленточным транспортером на вертикальном стержне, установленном с возможностью вертикальных перемещений в неподвижной направляющей, размещена подпружиненная жесткая площадка, а на конце вертикального стержня, противоположном жесткой площадке, установлен якорь электромагнитного возбудителя вибрационных колебаний. Технический результат изобретения - обеспечение требуемого качества смеси при любых соотношениях сыпучих компонентов различных фракций смеси. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ смешения сыпучих компонентов, состоящий в дозировании их механическим разделением подающихся непрерывным потоком компонентов на объемы в единицу времени, смешение осуществляют упорядоченной укладкой отдельных объемов в емкости для смеси за счет изменения ими своего положения относительно потоков сыпучих компонентов, при этом емкости для смеси перемещают перпендикулярно потокам сыпучих компонентов различных фракций в горизонтальной плоскости, первоначально в емкости укладывают компоненты, имеющие минимальные геометрические размеры, затем с размерами частиц, растущих до максимума, затем убывающих до минимального размера фракций компонента, затем на смесь воздействуют давлением, не превышающим давление разрушения наименее прочных частей смеси, с последующей фиксацией ее в упорядоченной укладке, отличающийся тем, что перед воздействием на смесь упомянутым выше давлением на емкости с уложенными сыпучими компонентами воздействуют направленными в вертикальной плоскости вибрационными колебаниями с амплитудой и частотой, регулируемыми в зависимости от геометрических размеров фракций сыпучих компонентов смеси.

2. Устройство для смешения сыпучих компонентов, содержащее дозирующий узел и смеситель, где дозирующий узел выполнен в виде питателей карусели отсекателей, а смеситель выполнен с перемещающимися емкостями, при этом дозирующий узел выполнен в виде нескольких неподвижных питателей и каруселей отсекателей, установленных последовательно друг за другом с отдельным приводом для каждой карусели, которые связаны с командоаппаратом, смеситель выполнен в виде ленточного транспортера, на котором установлены прямоугольные емкости для смеси, а после последнего питателя под ленточным транспортером размещена жесткая площадка, над которой установлен штамп с приводом вертикального перемещения и над ней же размещена позиция укупорки емкости, отличающееся тем, что между последним питателем и жесткой площадкой, над которой установлен упомянутый выше штамп, под ленточным транспортером на вертикальном стержне, установленном с возможностью вертикальных перемещений в неподвижной направляющей, размещена подпружиненная жесткая площадка, а на конце вертикального стержня, противоположном жесткой площадке, установлен якорь электромагнитного возбудителя вибрационных колебаний.