способ смешения сыпучих компонентов и устройство для его реализации

Формула изобретения

1. 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, отличающийся тем, что 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 и затем убывающих до минимального размера фракций компонента, затем на смесь воздействуют давлением, не превышающим давления разрушения наименее прочных частей смеси с последующей фиксацией ее в упорядоченной укладке.

2. Устройство для смешения сыпучих компонентов, содержащее дозирующий узел и смеситель, где дозирующий узел выполнен в виде питателей и карусели отсекателей, а смеситель выполнен с перемещающимися емкостями, отличающееся тем, что 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.

Описание изобретения к патенту

Изобретение 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 (см. А.В.Чувпило. Время пребывания и эффект предельного смешения металлических и полупроводниковых порошков. Тезисы докладов к конференции "Расчет, конструирование и исследование оборудования производства источников тока". Севастополь, 21-25 ноября 1967 г. - Киев: Техника, 1967, стр.33), состоящий в первоначальном непрерывном объемном дозировании тонкоструйных потоков сыпучих компонентов с дальнейшим их соединением и смешиванием в смесителе непрерывного действия.

Недостатком данного способа является нарушение упорядоченности распределения компонентов при их окончательном смешении.

Данный способ реализуется в устройстве смешения сыпучих компонентов (см. Расчет, конструирование и исследование оборудования производства источников тока. Под редакцией А.В.Чувпило. - М., Энергия, 1968, стр.81), состоящее из узла дозирования в виде шнековых питателей и приемной камеры, а также смесителя в виде червячно-лопастной конструкции.

Основным недостатком данного устройства является невозможность обеспечения упорядоченного расположения компонентов на стадии их смешения в двухвалковом лопастном смесителе непрерывного действия.

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 (см. Патент Р.Ф. № 2129911 по МПК⁶ В 01 F 3/18 от 21.04.98).

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.

Задачей изобретения является улучшение и стабилизация качества смеси за счет обеспечения равномерного распределения компонентов смеси по объему емкости, улучшение экономических характеристик и безопасности производственных процессов смешения некомкующихся материалов, а также возможность управления соотношением компонентов в смеси.

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.

Предлагаемый 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.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показано устройство для смешения сыпучих компонентов; на фиг.2 - вид сверху на предлагаемое устройство; на фиг.3 - сечение готовой смеси, перпендикулярное плоскости ленты транспортера и перемещению ее.

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 равномерное распределение компонентов по объему за счет упаковки полученной в емкости смеси, т.е. даже в процессе транспортировки упорядоченное распределение компонентов сохраняется, а объем его при этом сохраняется минимальным. 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 порцией 10 для емкостей 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.

Устройство работает следующим образом. На загрузочную позицию 10 ленточного транспортера 9, желательно с металлической лентой, поступает прямоугольная емкость 6. При перемещении ленточного транспортера 9 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 емкостей 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 наличии вибраций и ударов, возникающих на поддерживающих рамках ленточного транспортера 9, проникать компонентам более мелких фракций между более крупными, а это, в свою очередь, позволяет заполнить все промежутки между отдельными компонентами фракции и создает более плавную упорядоченную структуру смеси из различных по величине фракций компонентов 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 штамп 11 подпрессовки размещена позиция укупорки 12, размещенная над той же жесткой опоре 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.