PL158772B1

PL158772B1 - Urzadzenie do obróbki plynów PL PL PL

Info

Publication number: PL158772B1
Application number: PL1988276158A
Authority: PL
Original assignee: Nutrasweet Co
Priority date: 1987-12-02
Filing date: 1988-12-02
Publication date: 1992-10-30
Also published as: AU2804789A; US4828396A; KR910009413B1; FI893638A7; AU601313B2; KR900700180A; PT89155A; HU210406B; PL276158A1; WO1989005188A1; CS274490B2; NZ227156A; EP0370072A4; IL88406A; DD283566A5; EP0370072B1; HUT49059A; DE3885460D1; CA1294608C; PT89155B

Abstract

1 . Urzadzenie do obróbki plynów, zawierajace pojemnik majacy komore i wieko komory oraz posia- dajacy element wytwarzajacy wewnetrzny przeplyw plynu poddawanego obróbce wewnatrz pojemnika, majacy postac ostrza zamontowanego obrotowo osio- wo wewnatrz pojemnika, znamienne tym, ze komora (26, 126) ma zakrzywiona sciane wewnetrzna (63) tworzaca miskowo uksztaltowana wneke, a wieko (27, 127) komory (26, 126) ma zakrzywiona sciane we- wnetrzna (64) w ksztalcie górnej czesci toroidu, przez co ksztalt wewnetrznej powierzchni wewnetrznych scian (63, 64) tego pojemnika jest dopasowany do zewnetrznego ksztaltu zamknietego w nim plynu, pod- dawanego przeplywowi toroidalnemu, zas ostrze (36, 136) posiada przynajmniej dwa ramiona (8 3 , 84), wy- stajace promieniowo zewnetrznie wzgledem osi ob- rotu ostrza (3 6 , 136), lagodnie zakrzywione ku górze i wystajace w bliskim sasiedztwie zakrzywionych scian wewnetrznych (63) komory (26, 126), dla wy- twarzania przeplywu toroidalnego plynu. F i g . 1 a PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do obróbki płynów, a zwłaszcza urządzęr.ie do seryjnego i ciągłego obrabiania płynów, zwłaszcza płynnych produktów żywnoś c iowych.

158 772

Ze stanu techniki znane są rozmaite urządzenia do dokładnego meazar^ia, emulgowania i/lub homogenizowania proszków, granulek i płynów. Ogólnymi przykładami są opisy patentowe Stanów Zjednoczonych nr nr 1 994 371, 2 436 767, 4 173 925,

395 133, 4 418 089 i 4 525 072. Jako urządzenia mieszające, oferowane do użytku przemysłowego są tak zwane miksery Her.schel, wytwarzane przez Thyssen Henschel Company z Są one opisane w broszurce 1000E 8/83 nO Henschel -Arner, Przegląd koimpetny , wydawanej przez Furnmel International, Houston, Teksas 77248. Występują także w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych nr nr 4 518 262, 4 176 966, 4 104 738 i 4 037 753. Miksery Kenscnela zawierają ogólnie jedno lub więcej obracających się ostrzy, umieszczonych na podstawie komory i wywierających w razie potrzeby duże siły tnące w mieszanym materiale jak również efekty fuuidyzacji mte^ri.ału. Istnieje duża rozmaitość mikserów Henschela, ^Doż^^ających również oziębianie lub ogrzewanie mdteΓiałói poddawanych mieszaniu.

Ogólnie, urządzenia tego rodzaju zawierają pojemnik, mający komorę i wieko komory oraz posiadający element wytwarzający wewwętrzny przepływ płynu poddawanego obróbce, ^^aący postać ostrza zamontowanego obrotowo osiowo wewwntrz tego pojemnika.

Ze stanu techniki znane są również ciągłe urządzenia mieszające, takie jak przed stawione w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych nr nr 3 854 702 i 4 357 111, zaprojektwwane do uzyskiwania bardziej jednolitego rozkładu temperatur w maaeriale poddawanym mieszaniu.

Urządzenia tego rodzaju zawierają pojedyncze i wielokrotne stopnie mieszania, obejm^iące lcczne narzędzia lu.b ostrza mieszające oraz szereg przegród, powoduuących ciągłe ponowne kontaktowanie częściowo zmieszanych maaeriałów z narzędziami mieszającymi.

Pomimo znacznego rozwoju i postępu w wytwarzaniu urządzeń do dokładnego mieszania materiałów, żaden ze znanych projektów nie rozwiązuje problemu dużego stopnia jednolitości przepływu materiatiów w obrębie komory mieszalnikowej, tak aby uzyskać pożądaną jednolitą charakterystykę rozkładu temperatury wewnntrz mtei^iału /np. płynu,/, poddawanego mieszaniu. Wspólną niepożądaną cechą znanych urządzeń jest występowanie stref martwych, w których szybkość przepływu płynów poddawanych zmieszaniu maleje /naprzeciwko reszty płynu w komorze/, powodują wzrost np. różnic temperatury « obrębie płynu. Próby rozwiązania tego rodzaju problemów przez zastosowanie ostrzy zgarniających i przegród o rozmaitym ukształoowaniu przyniosły jedynie ograniczony sukces, ponieważ olementy t8 same w sobie zakłócają naturalny układ przepływu płynu, wywoływany obracającymi się ostrzami i narzędziami Mesz a j ący mi, powodując wzrost zawirowań przepływu. Ponadto, gdy płyny poddawane mieszaniu podlegają f iz j ocheuj .cr.nym zmianom z postaci płynu do postaci stałej w podwyższonych temperaturach /np. białka w roztworze podlegaj ącego denaturacji cieplnej i aglome^^i/, to obecno, przegród i tym podobnych tworzy miejsca gromadzenia i narastania niepożądanych form produktu wewnątrz komory mieszalnikowej.

Celem wynalazku jest tpraht^^rJ.t nowego projektu urządzenia do obróbki płynu, pozwalającego na uzyskanie zwiększonej jednorodności przepływu i rozkładu temperaturowego w obrębie maaeriału poddawanego mieszaniu.

Urządzenia do obróbki płynu, zawierające pojemnik mający komorę 1 wieko komory oraz posiadający element wytwarzający iewiętrcny przepływ płynu poddawanego obróbce w^iAwątrz pojemnika, ^^aący postać ostrza zamontowanego obrotowo osiowo w^«EątΓc pojemnika, według wynalazku charakteryzuje się tym, że komora ma zakrzywioną ścianę ie»ilΐrcną tworzącą miskowo uksz tałowwaną wnękę, a wieko komory mg zakrzywioną ścianę iewiętΓzną w kształcie górnej części toroiau, przez co kształt wewnętrznej powierccini ι^μι^ι^ ścian tego pojemnika jest dopasowany do zewnętrznego kształtu zamkniętego w nim płynu, poddawanego przepływowi toi-oddaln.msu, zaś oatm posiada przynajmniej dwa ramiona, wystające promieniowo cewr.ltΓClie

158 772 względem osi obrotu 09trza, łagodnie zakrzywione ku górze 1 wystające w bliskim sąsiedztwie zakrzywionycn ścian wewnntrznych komory, dla wytwarzania przepływu toroidalnego płynu.

Krzyśtnie ramiona ostrza mają krawędzie prowadzące ustawione przodem w kierunku obrotu ostrza, przy czym te krawędzie piOwadzące są zasadniczo tępe. Zakończenia ramion są usytuowane zasadniczo równolegle względem osi obrotu ostrza. Kawęczie prowadzące ramion są odchylone na zewnątrz od wspomnianej osi. Komora ma kanały przepływu płynu, prowadzące ao kanalióów wlotowych dla wprowadzenia płynu do komory pomiędzy ostrzem a wewnętrznymi ścianami komory. Obudowa komory ma kanał wlotowy płynu i kanał wylotowy płynu. Kanał wylotowy płynu korzystnie znajduje się zasadniczo na osi obrotu. Kanał wlotowy płynu korzystnie znajduje się pomiędzy ostrzem a sąsiednią, óewnętΓzną powierzcijiią komory. Kanał wlotowy płynu korzystnie stanowi liczne otwory rozmieszczone wokół osi obrotu ostrza. Ostrze jest zamontowane obrotowo na łożysku, a w obudowie komory znajdują się kanały przepływu chłodzącego dla chłodzenia tego łożyska.

Urządzenie takie ze względu na jednorodny przepływ i rozkład temperaturowy w obrębie mieszanego proouktu, będzie szczególnie przydatne do przygotowywania żywności w przypadku, v którym energia mechaniczna wywóeΓana przez obracające się ostrza i narzędzia miksujące powoduje narastanie dużych sił tnących i energii cieplnej wewnntrz płynów białkowych, mogących podlegać zestalaniu w i konsekwencji wywiera szkodliwy wpływ na jednolitość gotowego produktu.

Urządzenia według wynalazku rn^igą służyć do pracy seryjnej, z dokładaniem płynnycn materiaóów wejściowych i usuwaniem produktów gotowych, dokonywanym przez wyjęcie lub przemieszczenie wieka komory. Alternatywnie, urządzenia mogą być przystosowane do pracy ciągłej przez zastosowanie jednego lub więcej otworów wlotowych płynu i otwor^t^w wylotowych, przy czym otwór lub otwory wlotowe są tak rozmieszczone, że doprowadzają przepływ płynu wejściowego pomiędzy oatrze a sąsiednią powierzchnię wnęki, a otwór lub otwory wylotowe produktu są korzystnie umieszczone w wieku przy lub w sąsiedztwie osi toroidalnaj. Urządzenia mogą być dogodnie wyposażone w osłonę dla doprowadzania lub wyprowadzania mu ciepła z pojemnika 1 jego płynnej zawartości a także można zastooować środki do określenia temperatury płynu wewnątrz urządzenia

Podczas pracy, siły tnące wytwarzane przez obrotowe ostrze równocześnie ogrzewa ją 1 mieszają produkt we wnęce lub komorze. Podczas obrotu ostrza, produkt w sposób naturalny przyjmuje konfiguracje toroidalną. Ponieważ wnęka ma kształt odposwadający naturannemu toroidowi, zatem unika się występowania we wnęce stref martwych podczas mieszania, to jest gromadzenia lub narastania produktu osadzonego ^^ł^nntrz wnęki.

Przedmiot wynalazku zostanie uwicoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. la przedstawia przekrój przez urządzenie według wynalazku, przystosowane do pracy seryjnej, fig. lb - widok z góry ostrza w urządzeniu, fig. 2 widok podobny do fig. 1, lecz pokazujący zalecone rozwiązanie urządzenia według wynalazku, zaprojektowane do pracy z przepłw’*^em ciągłym, fig. 3 - przekrój wzdłuż Unii 3-3 z fig. 2, fig. 4 - przekrój wzdłuż linii 4-4 z fig. lb, a fig. 5 - widok ilustrujący pracę urządzenia.

Jakkolwiek poniższy opis dotyczy za stosowania urządzenia do obróbki płynnego produktu żywnościowego, to należy uwzględnić również możliwość zastosowania urządzenia do obróbki innych substancji nieżywnościowych. Ponadto, jakkolwiek poniższy szczegóoowy opis może zawierać odniesienia do położenia części względem innych części i innych względnych określeń, takich jak górny, dolny, zewnętrzny, wewnętrzny itd., to należy trakowwać te okres lenia jedynie jako towarzyszące opisowi urządzenia, bez ograniczenia zakresu wynalazku do za stosowania urządzenia w jakimkolwiek szczególnym ukierunkowaniu.

158 772

Jak przedstawiono na fig. 1, urządzenie według wynalazku zawiera obudowę 10, która w tym przykładzie jest podparta przez płytę podstawową 11 i zamocowana do niej licznymi śruoami 13. Płyta podstawowa 11 jest z kolei zamontowana na stojaku 14, mającym pierścienóowy wieniec 16 od strony górnego zakończenia, Pierścienoowe wgłębienie 17 w stronie spodniej płyty podstawowej 11 przytrzymuje wieniec 16. Stojak 14 i płyta podstawowa m^aą ustawione w jednej linii pionowe kanały 18 i 19 przelotowe i pionowy wałek napędowy 20, ρ;zec^::ódzś,iy przez kanał 18 ku górze w głąb kanału 18. Wiek napędowy 20 jest obracany za pomocą mechanizmu napędowego w rodzaju silnika elektryzznego /nie pokazanego/ podczas pracy urządzenia. Do górnego zakończenia wałka napędowego 20 jest za .ocowany w.ałek ostrzowy 21, a mędzy dwoma wałkami 20 i 21 znajduje się klioowy łącznik.

Obudowa 10 urządzenia zawiera dolne, część stanowiącą komorę 26 i górną część stanowiącą wieko 27, przy czyn kom^ira jest podparta na pierścienoowej podporze nośnej 28. Pierśceenowa podpora uszczelniająca 28 ma od strony spodniej nagwintowane otworzy, w które są wkręcone wspomniane uprzednio śruby 13 dla sztywnego dociśnięcia podpory 23 do płyty podstawowej 11. Przez podporę 28 przechodź i środkowy, pionowy otwór 29. Górne zakończenie kanału 29 jest poszerzone i tworzy występ lub gniazdo 33 na wewnętrznym obrzeżu kanału 29 dla właściwego ustawienia uszczelki 39 w podporze 28. Wałek ostrzowy 21 przechodzi przez kanał 29. Ponad uszczelką 39 znajduje się ostrze 36 /patrz także fig. lb/, umieszczone na górnym zakończeniu wałka ostrzow.ego 21 i zamocowane do niego kopulastą naKrętką 37. Pomiędzy łożyskeem 31, wałkiem ostrowzym 21 i podkładką 38 znajduje się koiweπiionalia uszczelka 39, uszczelniająca to połączenie przed przeciekanćem płynu.

Komora 26 jest w tym przypadku dwuścienna i zawiera zewnętrzną ścianę 41 i wewnntrzną ścianę 42, przy czym te dwie ściany są rozstawione dla utworzenia pomiędzy nimi kanału przepyywowego. Dwie ściany 41 i 42 są miskowo ukształtwane a ich dolne części środkowe mają przechodzące przez nie, ustawione w linii otwory 44, w których osadzona jest uszczelniająca podpora 28, przy czym te dw.e ściany 41 i 42 są zamocowane do podpory uszczelniającej 28 na przykład przez przyapawanle.

Od strony górnego zakończenia, dwie ściany 41 i 42 są odgięte promieniowo zewnętrznie od osi wałka ostrzowego 21 i są dociśnięte ciasno do siebie, tworząc szczelne połączenie w przestrzeni wskazanej oznacz nikiiir. 46. Przez przestrzeń 43 pomiędzy dwiema ścianami jeat przepuszczane medium wymiany ciepła, przy czym rurka wlotowa 47 i rurka wylotowa 48 są zamocowane do zewnętrznej ściany 41 i połączone do przestrzeni 43 dla powodowania przepływu medium wymiany ciepła przez przestrzeń 43.

Wieko 27 jest położone poprzecznie na górnej stronie dwóch ścian 41 i 42 i przykrywa górne brzegi od giętych części 46. Dla zamocowa nia wieka 27 ściśle «to k·?mory 26, na stronie spodniej odgiętych części 46 jest umieszczony pierścień 51* a obrzeże okrągłego wieka 27 przykrywa poprzecznie górną stronę odgiętej części 46. Okrągła zwora 52 otacza zewnętrzne obrzeża pierścienia 51 i wieka 27, przy czym zwora 52, pierścień 51 i wieko 27 ma dopasowane, zu^ow^e powierzchnie 53, tak że zwora 52 klinuje lub krzywkowo zaciska wieko 27 mocno ku. dołowi w stronę członu 52, gdy te części są zmontowane.

Pomiędzy sąsiednimi powierzchniami pierścienia 51 i wieka 27 jest zamontowana podkładka lub pierśceenowa uszczelka 54 w celu uszczelnienia połączenia. obudowy 26 jest utworzona toroidalna wnęka 61 ufommowana pomiędzy oewoitrzną ścianą 42 obudowy 26 a wiekiem 27. Poww erzcni-ia 63 ściany oewoitrzneJ komory jest w kształcie okrągłej miski 1 tworzy dolną połowę toroidalnej wnęki. Górna połowa toroidalnej wnęki jest utworzona przez pierścienoowe, wklęsłe wgłębienie 64, utworzone w stronie spodniej wieka 27 ponad ścianą 63, przy czym pierśc ee nowe wgłębienie 64 jest współosiowe ze środkeem zakrzywionej poiAwerzchni 63 komory 26. Przy zewnętrznym obrzeżu wnęki 61. powweichnia wgłębienia 64 wystaje ku dołowi w przestrzeni

158 772 wskazanej oznacznikiem 66 i jest w bliskie, sąsiedztwie powierzchni 67 górnej krawędzi zakończeń ostrza 36. Ponadto, wieko 27 zagłębia się w dół wzdłuż osi toroidalnej wnęki 61, tworząc środkową część 68, a środek ostrza 36 i kopulasta nakrętka 37 wwciitrzają się ku górze w śrouku toroidu, bezpośrednio pod częścią 68.

Wieko 27 ca dwa otwory lub kanały 71 i 72. Kanał 71 jest utworzony na osi wnęki 61 i sięja od górnej powierzchni wieku 27 poprzez część 68 i otwiera się na osi wnęki 61. Do gói'nego końca kanału 71 jest przymocowana rurka 73 za pomocą nagwintowanej ocsaćki 74, a na górnym zakończeniu rurki 73 jest osadzony regulator ciśnieniwwy 76, w danym przypadku obciążnik. Vi obciążniku 76 jest uiomowsny ślepy otwór 77, w który zachodzi górny koniec rurki 73· Podczas pracy urządzenia, wewnętrzne ciśnienie wewnątrz wnęki 61 może być upuszczone z wnęki poprzez rurkę 73, jeżeli ciśnienie to jest większe niż potrzebne do uniesienia obciążnika 76 z górnego końca rurki 73, przez co obciążnik 76 utrzymuje ciśnienie wewnątrz wnęki. Kanał 72 jest podłączony do następnej rurki 78 za pomocą obsadki 79 i sięga do najwyższej części wnęki 61. Kanał 72 i rurka 78 mogą służyć, przykładowo, do odprowadzenia powietrza z wnęki 61 podczas wypełniania jej płynem, zaś poprzez rurkę 78, kanał 72 i w głąb górnej powierzchni płynu podczas obróbki może być wsunięta termopara /nie pokazana/ w celu wskazywania temperatury płynu.

Ostrze 36 zawiera środkową, pogrubioną część 81, mającą pionowy otwór 82, przez który przechodzi wałek ostroowy 21. Kopulasta nakrętka 37 spoczywa na górnej powierz chni części 81. Promieniowo zewnętrznie względem części 81 odchodzą dwa ramiona 83 i 84, zakrzywiające się promieniowo zewnętrznie i ku górze i usytuowane w bliskmm sąsiedztwie /zalecany prześwit około 0,5 do 1,0 wewnntrznej zakrzywionej powierz chni 63 ściany 42 komory. Górne zakończenia ramion ostrzowych 83 i 84 są zasadniczo równoległe do osi ostrza, a tym samym ramiona wystają ponad dolną połówkę toroidalnej wnęki. Jak pokazano na fig. lb, boki 86 i 87 dwóch ramion 83 i 84 również są zbieżne, tak że ramiona ostra owe zwężają się w stronę zewnętrznych zakończeń.

Zakładając, że ostrze 36 i wałek 21 obracają się przeciwnie do wskazówek zegara jak pokazano na fig. lb, dwa ramiona 83 1 84 mają krawędzie prowadzące 86 i krawędzie spływowe 87. W odniesieniu do fig. 4, dwie krawędzie 86 i 87 każdego ramienia są stosunkowo tępe, lecz korzystnie zbieżne ku dołowi i ku sobie.

Rozważając pracę urządzenia pokazanego na fig. la, załóżmy że złożony wałek 20, 21 jest połączony obrotowo z odpowiednim silnikemm napędzającym i ze wieko 27 jest początkowo zdjęte z komory 26. Wnęka 61 jest zapełniona wsadem płynu, zasadniczo równym objętoś^c^o pojemności wnęki 61 z wiekiem nałożonym-na komorę. Gdy ten wsad płynu znajdzie się w komorze wnęki, wówczas nad komorą jest nakładane wieko 27, tak że plerścienowa część 66 wieka wystaje w dół w głąb wnęki komory. Następnie zostaje dociśnięta zwora 52 do łączących, zewnętrznych części obwodowych komory i wieka, w celu szczelnego zamocowania wieka do komory. Gdy wieko 27 jest przesuwane w dół na komorę, wówczas powietrze w górnej części wklęsłego wgłębienia 64 może wydobyć się poprzez kanał 72, wraz z ewentualnym nadmiarem płynu wewnntrz wnęki 61. Wyy^rMwazanle powietrza z wnęki może być wspomagane przez powolne obracanie złożonego wałka napędowego 20, 21 i ostrza 36 w celu wyeliminowania jakichkolwiek przestrzeni powietrznych w płynie i usunięcia całego powietrza z wnęki.

W ten sposób usuwa się powietrze z wnęki przed obróbką.

Dla obróbki płynu zostaje wprowadzony gwałtownie w ruch obrotowy złożony wałek napędowy 20, 21 i ostrze 36, a obrót z dużą szybkością ramion 83, 84 powoduje powstawanie znacznych sił tnących wewnątrz płynu. Przy krawędziach prowadzących 86 ramion zostają wywołane impulsy poddźwiękowe i przy krawędziach wpływowych 87 występuje kawitacja. Gwałtowny obrót ramion powoduje, że płyn przybiera naturalny kształt toroidu 91 jak pokazano na fig. 5. Przez naturalny toroid należy rozumieć, że płyn w sposób naturalny przyjmuje kształt toroidalny bez wieka 27 na komorze. Inaczej jeżeli zdejmie się wieko 27 i ostrze będzie się obracało z wystarczającą

158 772 prędkością, wówczas płyn przyjmie kształt toroidu 91, Pierścieniowe, wklęsłe wgłębienie 64 id strony spodniej wieka 27 na kształt dopasowany di powierzchni toroidu 91, tym aaayo nie dopuszczając do wystąpienia stref martwych, w których przepyyw płynu jest znacznie mmii ej intenyywny.

Jak pokazano na fig. 5, płyn powierzchnoowy toroidu 91 przepływa ku górze i promieniowo wewnętrznie od zewnętrznych zakończeń ramion ostrzowych, zaś płyn krąży wokół toru wskazanego strzałką 92.

Fonadto płyn przesuwa się w kierunku obwodowym i wt^i;uż kierunku ruchu ostrza, przez co tworzy się tor spiralny. Teoretycznie w pł/nie powstaje wele współosiowych reprezentowanych przez koncentryczne strzałki 93 i warstwy te układają się po podobnych spiralnych torach. Jednakże pomiędzy warstwami występuje ruch i tak że wewnątrz płynu następuje gwałtownie ujednorodnianie. Juch ostrza poprzez płyn i ruch rozmaitych warstw płynu względem siebie jest tak intensywny, że w znacznym stopniu występuje konwersja energii mechanicznej na ciepło. Gdy ostrze obraca się z szybkością około 5000 obr/min, powoduje ono opisany gwałtowny przepływ toroidalny i znaczną kawitację oraz turbulencję, zwłaszcza z przodu krawędzi prowadzących. Przepływ płynu umożliwia sżstkne przenoszenie ciepła ze ściany 42 i meaium wymienia jącego ciepło, mieszanie luo znaczna siła tnąca wytwarzana przez ostrze powodują szybkie wymieszanie i ogrzanie płynu· Rozmiar konwwrsji energii mechanicznej na ciepło jest oceniany przez pomiar wzrostu temperatury płynu ponad temperaturę medium w/mienęającego ciepło na jednostkę czasu i jednostkę masy. Natężenie pracy wykonanej w płynie przez obracające się ostrze 36 jest wystarczająco duże /odzń.^i'ciedlone przez w.ielkość wzrostu temperatury w wyniku jedynie efektów mechanicznych, aby zapobiegać skupieniu się np. cząsteczek białka, większych niż wielkość cząsteczek około 1 do 2 mikronów.

Ostrze 36 jest szczególnie skuteczne przy ogrzewaniu 1 mieszaniu płynu. Stosunkowo tępe krawędzie prowadzące 86 ostrza o prędkości 5000 obr/min powodują powstawanie impulsów poddźwiękowych w płynie, przez co przy krawędziach spływowych występuje kawitacja. Lekka zbieżność wawnnęrznie ku dołowi boków 86 i 87 /pokazana na fig. 4/ powoduje przerwanie płynu z przodu ramion ostroowych w stronę dna wgłębienia i ku ścianom. Oddziaływanie to powoduje silne zmuszanie płynu i również skutecznie eliminuje gromadzenie się produktu na ściance wnęki. Ostrze to wytwarza naturalny kształt toroidu, a komora lub wnęka są dopasowane kształem. do tego naturalnego toroidu pow staj ącego podczas tym samym likwidując przestrzeń martwą we wnęce, zapobiegając spiekaniu lub narastaniu produktu w obszarach o małym przepływie i wzmagając jednorodność mieszaniny.

W przypadku gdy płyn we wnęce ma być chroniony przed zbytnim ogrzaniem, przez rurki 47 i 48 oraz przestrzeń 43 przepuszcza się medium chłodzące dla ograniczenia wzrostu temperatury płynu we wnęce 61 ponad pożądany poziom. Z drugiej strony, gdy płyn ma być ogrzewany, wówczas przez przestrzeń m^^na przepuszczać gorące medium.

Po wystarczająyyrn zmieszaniu płynu przez ostrze i osiągnięciu pożądanego poziomu temperatury, obrót ostrza zostaje zatrzymaęy· wieko 27 zdjęte i wyjmuje się zawartość zmieszanego płynu z wnęki-61.

Na fig. 2 i 3 pokazano zalecone rozwiązanie wynalazku, przeznaczone do ciągłej obróbki płynu, w przeciwieństwie do rozwiązania z fig. la, przeznaczonego do obróbki kt^jnych wseidów ρ^łyn^u. ^Rozwiązani^{e z} fig. la i ^fig. ² ^iwieriają ^pid^{ibęr czę}ś^ci i rastotowano w związku z tym te same oznaczniki cyfrowe z dodatkiem wyróżnika 100 na fig. 2 i 3.

W rozóązaniu na fig. 2, urządzenie zawiera komorę 126 i wieko 127, podobne do pokazanych na figm la z tym wyjątkiem, że wieko 127 ma większą grubość w kierunku pionowym. Komora i wieko na fig. 2 są zamocowane ze sobą za pomocą zwory 152 z uszczelką 154 i pierścienem typu 0-ring 155 pomiędzy nimi. Komora i wieko tworzą pomiędzy sobą toroidalną wnękę fl, wewnątrz której jest zamontowane ostrze 136.

158 772 zewn;l;i::n^E promieniowo

W tym szczególnym przykładzie, komora 126 również posiada podwójne ściany podobne do komory z i'ig. la oraz rurki wlotową i wylotową 147 i 148. Jednakże rurki 147, 148 są uszczelnione zatyczkami 201 dla utworzenia martwej przestrzeni powietrznej 143 pomiędzy tymi dwiema ścianami, która to przestrzeń pełni funkcję izolacji wokół komory. Weko 127 ma utworzony kanał 172, który można wy korzystać do założenia termopary oraz kanał 171, który w tym crzypjdkj tworzy wylot ciągłego przepływu płynnego produktu po obróbce, gdy opuszcza on wnękę 161.

Ko.mora 126 jest zamontowana na płycie podstawowej 111 za pomocą podstawy 128, która w tym rozwiązaniu w./nalazku zawiera również kanał przepływu płynu do wnęki urządzenia, kurka wlotowa 203 produktu jest podłączona qo źródła /niepokazanego/ płynnego produktu i do okrągłego pierścienia uszczelniającego 204, dopasowanego ciasno wokół zewnętrznego ocrzeza podstawy 128. Weenętrzny koniec rurki 203 jest połączony z poprzecznym kanałem 206 w podstawie 128, który jest uszczelniony przy końcu za pomocą pierścienia 207 typu 0-ring. Kanał 206 jest zagięty wewwntrznie i ku górze, jak pokazano na fig. 2, do wewnętrznej powierzchni podstawy 128 i do tulejki dystansowej 208. W zewnętrznej powierzchni tulejki 208 jest utnorzoni okrągłe wgłębianie lub rowek 209, zaś kanał 206 jest połączony z rowkiem 209. W konsekwwicji, proaukt wpływający do urządzenia przez rurkę 203 przepływa przez kanał 206 i w głąb pierś cienowego rowka 209. Liczne zasila jące lub wlotowe kanaliki 211 odginają się w górę i promieniowe wewnętΓznii od rowka 209, a górne zakończenia kanalików 211 wychodzą na górną poiftwerzchnię tulejki 208 poniżej dolnej powni:rz,chni ostrza 136. Ze względu na wygięcie kanalików wlotowych 211, płynny produkt wchodzący do wnęki przepływa najpierw promieniowo wewnętrznii i w górę, a następnie płynie promieniowo zew^ę^nie i w górę po bokach ostrza 136.

Dla uszczelnienia połączenia pomiędzy tulejką dystansową 208 a ostrzem 136 zastosowano mechaniczną uszczelkę 216. Mechaniczna uszczelka 216 jest pierścienoowa i jest uszczelniona ozględem tulejki 208 za pomocą pierścieni 217 i 217B typu 0-ring, zaś wystająca ku górze powierzchnia uszczelniająca 218 na górnym końcu uszczelki 216 dotyka spodniej strony ostrza 136.

Ha fig. lb jest pokazana przerywaną linią powierzchnia uszczelniająca 218, znaj dująca się całkowicie o obrębie zewnętrznego zarysu ostrza. Dla otrzymania prawidłowego uszczelnienia, strona spadania ostrza 136 w obszarze powierzchni uszczelniającej 218 jest korzystnie gładko wyszlffowana. Pomiędzy podstawą 128 a wałkiem 121 znajduje się następna obrotowa uszczelka wargowa 221, uszczelniająca to połączenie. Uszczelka 221 jest zamontowana nieob^ow zewnętrznym obrzeżem na podstawie 128, a jej wewnętrzne obrzeże śizzowwe styka się z zewnętrzną powierzchnią wałka 121. Uatczelka wargowa 221 jest dociskana mocno do wałka 121 za pomocą pierścienoowej sprężyny 222.

W ten sposób pomiędzy uszczelką wargową 221, mechaniczną uszczelką 216, zewnętrzną po^eJrzcnnią wałka 121 i tulejką 208 powstaje komora 223. Ta komora 223 jest przepływana zimną wodą, która wchodzi do urządzenia przez rurkę 226 i opuszcza je przez następną rurkę 227, przy czym te dwie rurki są umieszczone po przeciwnych stronach urządzenia jak-ooaazano na fig. 3. Dwie rurki 226 i 227 są również zamontowane na pierścieniu uszczelnlająyym 204 1 przechodzą promieniowo przez pierścień 204. Przez podstawę 128 przechodzą kanały p^py^owo 228 i 229, których wewnętΓzni końce są połączone z przeciwległymi stronami komory 223. Zewnętrzne końce kanałów 228,229 są połączone odpowńednio z rurkami 226 i 227, zaś wokół tych połączeń zastosowano pierścienie typu 0-ring. W OonsekwnicjJ, podczas pracy chłodząca woda wpływa do urządzenia poprzez rurkę 226, do komory 223 i wokół newnętrznych powierzchni w przestrzeni, w której mechaniczna uszczelka styka się z dolną powwerzchnią ostrza 136, a następnie wypływa z komory przez rurkę 227.

158 772

Podczas pracy urządzenia, wieko 127 jest przytwierdzona do komory 126, ostrze 136 obraca się wewnątrz wnęki 161, chłodząca woda przepływa przez komorę 223· Mieszanina produktu jest następnie wprowadzona do wnęki 161, przepływając przez rurkę wlotową 203, kanał 206 i kanaliki wlotowe 211 i w głąb wnęki 161 od spodu obracającego się ostrza 136. Płynny produkt zaczyna wypełniać wnękę 161, a powietrze początkowo wypeeniające wnękę zostaje wyprowadiane poprzez rurkę wskutek przepływu płynu. Płyn przybiera kształt naturalny toroidalny wewnątrz wnęki 161, jak opisano uprzednio, zaś ścianki komory 126 i wieko 127 są dostooowane do kształtu naturalnego toroidu. Produkt wewnntrz wnęki jest utrzymywany pod ciśnieneem, ponieważ w rurce 203 jest wymagane występowanie ciśnienia w celu przepadnięcia płynnego produktu przez wnękę i poza kanał 171. Rurka wylotowa 231 podłączona do kanału 171 może zawierać ograniczniki lub zawór w celu wywooywania ciśnienia zwrotnego, a tym samym zwiększania ciśnienia wewnątrz wnęki 161.

Opisane mieszanie i ogrzewanie płynu we wnęce 161 jeat podobne jak we wnęce 61. Płyn wchodzący do wnęki wpływa bezpośrednio do przestrzeni dużych sił tnących poniżej ostrza. Ponadto, wygięcie ku górze i do dołu wewnntrz kanalików 211 powoduje, że wchodzący płyn tworzy przepływ turbulentny i strugą przy uszczelce 216, zapobiegając tym samym występowaniu jakiegokolwiek nawarstwiania lub osiadania płynu w tej przestrzeni. Ponadto, wewnątΓzął przepływ i sąsiedztwo środka sprawia, że cały płyn przepływa pod ostrzem i że część płynu nie zostanie przetoczona bokiem przy brzegach ramion bezpośrednio po opuszczeniu kanalików 211. Chłodzący przepływ wewnątrz komory 223 zapobiega przegrzaniu łożyska 216 i ostrze oraz przypaleniu obrabianego produktu płynnego kanaliki 211 naprzeciwko wlotu 206 jeat korzystnie trochę powiększony dla uzyskania jednolitego przepływu przez trzy kanały.

Z powyższego wynika, że według wynalazku zostało opracowane nowe i przydatne urządzenie. Urządzenie to jeat szczególnie skuteczne w przypadkach, gdy ostrze jednocześnie miesza, ogrzewa 1 zmiiejsza rozmiar cząsteczek płynu, dając jednorodny i jednolicie rozbity produkt. Kie występują martwe przestrzenie wewnntrz komory mieszaklnikowej lub wnęk, tak samo jak przestrzenie, w których mogłoby wyniknąć spieczenie lub przypalenie produktu. Możliwa jeat również dokładna kontrola ogrzania płynu, a urządzenie może być przystooowane do pracy seryjnej względnie ciągłej.

Jakkolwiek opisane ostrze mające dwa ramiona, to jednakże ostrze takie może posiadać przykładowo trzy lub cztery ramiona. Ponadto ramiona mogą być dłuższe i mogą wystawać ku górze w głąb wnęki w wieku.

158 772

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Urządzenie do obróbki płynów, zawierające pojemnik mający komorę i wieko komory oraz posiadający element wytwarzający oewo.ętrzny przepływ płynu poddawanego obróbce wewnntrz pojemnika, mający postać ostrza zamontowanego obrotowo osiowo wewnątrz pojemnika, znamienne tym, że komora /26, 126/ ma zakrzywioną ścianę wewwętrzną /63/ tworzącą misl^(^Ro uksz taktowaną wnękę, a wieko /27, 127/ komory /26, 126,/ ma zakrzywioną ścianę wewwętrzną /64/ w kształcie górnej części toroidu, przez co kształt wewnntrznej powierzchni wewnntrznych ścian /63, 64/ tego pojemnika jest dopasowany do zewnętrznego kształtu zamkniętego w nim płynu, poddawanego przepłyv.owi toroidalnemu, zaś ostrze /36, 136/ posiada przynajmniej dwa ramiona /83, 34/, wystające promieniowo zewnętrznie względem osi obrotu ostrza /36, 136//, łagodnie zakrzywione ku górze i wystające w bliskim sąsiedztwie zakrzywionych ścian wewnntrznych ścian wewnntrznych /63/ komory /26, 126/, dla wytwarzania przepływu toroidalnego płynu.
2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że ramiona /83, 84/ ostrza /36, 136/ mają krawędzie prowadzące /86/, ustawione przodem w kierimku obrotu ostrza /36, 136/, przy czym te krawędzie prowadzące /86/ są zasadniczo tępe.
3. Urządzenie według zastrz.2, znamienne tym, że zakończenia ramion /83, 84/ są usytuowane zasadniczo równolegle względem osi obrotu ostrza /36, 136/.
4. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne t y m, że krawędzie prowadzące /86/ ramion /83, 84/ są odchylone na zewnątrz od wspomianej osi.
5. Uraądzenie według zastrz» 1, znamienne tym, że komora /26, 126/ ma kanały przepływu płynu /206/, prowadzące do kanalików wlotowych /211/ dla wprowadzenia płynu do komory /26, 126,/ pomitdzy ostrzem /36, 136/, a wewnntrznymi ścianami /63/ komory /26, 126/.
6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że obudowa /10/ komory /26, 126,/ ma kanał wlotowy /206/ płynu i kanał wylotowy /171/ płynu.
7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że kanał wylotowy /171/ płynu znajduje się zasadniczo na osi obrotu.
8. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że kanał wlotowy /206/ płynu znajduje eię pomitdzy ostrzem /36, 136/ a sąsiednią, wewmtrzną powierzchnią /63/ komory /26,126/.
9. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że kanał wlotowy /206/ płynu stanowi liczne otwory l2.Hl rozmieszczone wokół oei obrotu oetrza /36,136/
10. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że ostrze / 36, 136/ jest zamontowane obrotowo na łożyaku /216/, a w obudowie /10/ komory /26, 126,/ znajduj^{ą s}ię kan^ały ^przepływu c^hło^dzącego /2^28, 2.2.9/ dl.a ^chł^odzeⁿia tago łożyska /21⁶/.