РОТОР, РАЗМАЛЫВАЮЩАЯ МАШИНА И КОРПУС ДЛЯ ВЫТЯЖКИ ВОЗДУХА ДЛЯ РАЗМАЛЫВАЮЩЕЙ МАШИНЫ
ROTOR, GRINDING MACHINE AND AIR EXTRACTOR HOUSING FOR GRINDING MACHINE

Изобретение относится к ротору и размалывающей машине для пищевой промышленности, к размалывающему элементу для размалывающей машины и корпусу для вытяжки воздуха согласно ограничительной части независимых пунктов формулы изобретения.
Размалывающие машины используются в пищевой промышленности для избирательного размалывания слой за слоем наружных слоев злаковых, бобовых и т.п., таких как рис, (твердая) пшеница, булгур, рожь, ячмень, пшено, горох, чечевица, киноа, пшеница дурум, зрелая фасоль и перец, например, для облегчения последующей обработки и воздействия на органолептические свойства. С этой целью используют вращающиеся размалывающие диски, которые покрыты абразивными материалами и/или имеют абразивную поверхность. Благодаря конструкции, когда продукт, подлежащий размалыванию, проходит через размалывающую машину, он приходит в контакт с абразивным материалом или абразивной поверхностью и размалывается. Однако известные размалывающие машины не удовлетворяют многим требованиям в отношении характеристики размалывания, также именуемой как степень измельчения.
В общем, желательно обеспечить повышенную производительность при низком расходе энергии. С помощью размалывающих машин по существующему уровню техники этого можно достигнуть только за счет параллельной или последовательной установки множества размалывающих машин. Например, с помощью размалывающей машины от автора заявки (Bühler AG, Уцвиль) с мощностью двигателя 55 кВт и производительностью 8 т/ч в настоящее время можно достигнуть степени размалывания максимум только 2%, например, для твердых сортов пшеницы. За счет увеличения частоты вращения размалывающих дисков можно достигнуть более высоких степеней размалывания или производительностей, но абразивная поверхность или абразивный материал, будут разрушаться. Кроме того, абразивная пыль, образующаяся во время размалывания, быстро забила бы абразивную поверхность или абразивный материал, что привело бы к ухудшению характеристик размалывания.
Другие проблемы связаны с дозированием продукта, подлежащего размалыванию, в размалывающую машину, и регулирование (по замкнутому контуру и незамкнутому контуру) выпуска размалывающей машины, что до настоящего времени не имеет удовлетворительно решения.
Следовательно, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить ротор для размалывающей машины, который не имеет недостатков, присущих известным размалывающим машинам, и, в частности, обеспечивает высокую производительность с достаточными характеристиками размалывания и не забивается абразивной пылью, образующейся в результате размалывания. Кроме того, ротор должен выдерживать высокую частоту вращения и окружные скорости.
Указанная задача решается с помощью ротора по описательной части независимого пункта формулы изобретения.
Ротор содержит множество, по существу, цилиндрических размалывающих элементов, каждый из которых имеет наружную размалывающую поверхность в форме кольцевого цилиндрического кожуха.
По производственным причинам отсутствует возможность изготовления размалывающей поверхности с краем 90°, поэтому размалывающие поверхности обычно имеют закругление или скос. В отношении настоящего изобретения следует принять во внимание, что выражение «размалывающая поверхность, по существу, в форме кольцевого цилиндрического кожуха» означает размалывающую поверхность, которая приблизительно является поверхностью кольцевого цилиндрического кожуха и может иметь закругленный или скошенный край.
Размалывающий элемент предпочтительно образован в виде полого цилиндра. Это предпочтительно, в частности, по причинам снижения массы и расходов. Кроме того, внутри ротора может создаваться воздушный поток, который способствует удалению абразивной пыли, образующейся в результате размалывания, и, тем самым, противодействует забиванию размалывающих поверхностей.
Размалывающие элементы расположены соосно друг над другом и таким образом, что между размалывающими поверхностями двух смежных размалывающих элементов, образован, по существу, кольцевой воздушный зазор. Специалисту в этой области понятно, размалывающие элементы имеют, по существу, один и то же наружный диаметр. Кроме того, за счет формы размалывающей поверхности с закругленным или скошенным краем воздушный зазор сходным образом приблизительно является кольцевым.
По изобретению отношение между огибающей поверхностью ротора и общей размалывающей поверхностью ротора больше, чем 1,05, предпочтительно, больше или равно 1,1, еще более предпочтительно больше или равно 1,12.
По изобретению отношение между огибающей поверхностью ротора и общей размалывающей поверхностью ротора меньше, чем 1,25.
Огибающая поверхность ротора с учетом формы размалывающей поверхности с закругленным или скошенным краем определяется огибающей поверхностью кольцевого цилиндра с диаметром ротора. Высота ротора измеряется между наружными краями размалывающих элементов.
Соответственно, общая поверхность размалывания определяется суммой размалывающих поверхностей размалывающих элементов, причем каждая размалывающая поверхность определяется огибающей поверхностью кольцевого цилиндра с диаметром ротора (равным диаметру размалывающего элемента) и высотой размалывающего элемента. Высота размалывающего элемента не включает в себя никаких проставок, крепежных элементов и т.п., которые могут выступать за высоту размалывающего элемента.
К удивлению, было обнаружено, что отношение по изобретению обеспечивает очень высокую частоту вращения ротора, так что может быть достигнута более высокая производительность, чем прежде. Кроме того, воздушные зазоры позволяют удалять абразивную пыль, образующуюся во время размалывания, так что размалывающая поверхность не забивается, в частности, когда размалывающие элементы являются полыми.
2
2
Ротор предпочтительно имеет площадь общей размалывающей поверхности 0,7 - 1,2 м и/или площадь огибающей поверхности 0,8 - 1,5 м.
Ротор имеет наружный диаметр 0,5 - 0,6 м.
В рассматриваемом случае, в частности, в случае полого ротора, через воздушные зазоры может транспортироваться достаточное количество воздуха для удаления абразивной пыли, образующейся во время размалывания. Кроме того, в случае использования указанного наружного диаметра можно достигнуть оптимальных окружных скоростей при относительно частоте вращения ротора.
В рассматриваемом случае ротор предпочтительно имеет высоту 0,5 - 0,6, м.
Это позволяет обеспечить достаточную размалывающую поверхность для удовлетворения установленных требований к производительности и степени размалывания.
Отношение между высотой размалывающего элемента и наружным диаметром предпочтительно составляет 1/8 - 1/12.
Высота кольцевого воздушного зазора предпочтительно составляет 5 - 9 мм.
Размалывающие элементы предпочтительно являются идентичными и расположен на равном расстоянии друг от друга, так что можно обеспечить движение наиболее оптимального и однородного потока воздуха через ротор и соответствующее удаление абразивной пыли, образующейся во время размалывания.
Размалывающий элемент предпочтительно содержит тело, имеющее наружную поверхность, по существу, в форме кольцевого цилиндрического кожуха и покрытие, нанесенное на наружную поверхность.
Таким образом, изготовление размалывающих элементов упрощается. Кроме того, существует возможность удаления изношенных размалывающих поверхностей и нанесения нового покрытия на указанные тела.
Покрытие предпочтительно является алмазным покрытием. Оно может содержать природный или синтетический алмаз. Покрытие содержит алмаз в качестве абразивного материала и может содержать другие вспомогательные материалы в качестве подложки и/или абразивного материала. Как вариант или дополнительно можно использовать другие материалы, такие как кварц, корунд, наждак, гранат, карбид кремния, оксид хрома и нитрид бора.
Алмазное покрытие предпочтительно является гальваническим алмазным покрытием. В рассматриваемом случае указанное тело предпочтительно содержит, по меньшей мере, одну металлическую наружную поверхность.
Гальваническое алмазное покрытие позволяет получить очень устойчивую размалывающую поверхность, которая выдерживает высокую частоту вращения и окружные скорости.
Покрытие, в частности, алмазное покрытие, предпочтительно имеет средний размер частиц 0,3 - 0,8 мм.
Установлено, что средний размер частиц такого рода особенно пригоден для обработки пищевых продуктов и исходного сырья.
Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить размалывающую машину для пищевой промышленности, которая не имеет недостатков, присущих известным размалывающим машинам, и, в частности, имеет высокую производительность с достаточными характеристиками размалывания, и в которой ротор не забивается абразивной пылью, образующейся во время размалывания.
Эта задача решается с помощью размалывающей машины по описательной части независимого пункта формулы изобретения.
Размалывающая машина содержит, по существу, цилиндрический ротор, корпус ротора с впуском и выпуском для продукта, подлежащего размалыванию, и для размолотого продукта, соответственно, и привод для приведения ротора в движение. Ротор является ротором по изобретению.
По изобретению ротор имеет прямой привод. В частности, приводной вал привода напрямую соединен с ротором. Это означает, что приводной вал не приводится в движение с помощью элементов передачи, таких как цепи, ремни, ленты и т.п. или редукторов, как было принято ранее. Компоновка такого рода обеспечивает особо гигиеничную конструкцию размалывающей машины, поскольку элементы машины, которые истираются и смазываются, могут быть образованы отдельно от продукта. В рассматриваемом случае приводной вал предпочтительно расположен соосно с ротором.
Размалывающая машина и/или корпус ротора предпочтительно имеют /имеет размалывающую камеру со стенкой камеры, которая, по существу, имеет форму кольцевого цилиндрического кожуха и соосно окружает ротор. Стенка камеры расположена на расстоянии от размалывающей поверхности с образованием размалывающего зазора. Во время работы продукт, подлежащий размалыванию, транспортируется в размалывающий зазор и размалывается в нем. В рассматриваемом случае ось вращения ротора предпочтительно расположена параллельно вектору силы тяжести, так что продукт, подлежащий размалыванию, можно транспортировать только за счет силы тяжести. Разумеется, также возможны другие компоновки ротора в зависимости от применения.
Ширина размалывающего зазора представляет собой расстояние, измеренное между стенкой камеры и размалывающей поверхностью и предпочтительно равное 15 - 25 мм.
Стенка камеры предпочтительно имеет множество отверстий для прохождения воздуха. Отверстия для прохождения воздуха позволяют воздуху протекать из корпуса ротора и в него, что позволяет удалять легкую абразивную пыль, образующуюся во время размалывания. Отверстия для прохождения воздуха предпочтительно образованы в виде пазов. По сравнению с круглыми отверстиями пазы имеют меньшую тенденцию к забиванию.
Пазы предпочтительно имеют ширину 0,8 - 1,5 мм. В этом смысле ширина пазов измеряется как расстояние между двумя боковыми стенками пазов в направлении, перпендикулярном продольному продолжению пазов.
Стенка камеры предпочтительно имеет тормозящие полосы и опорные полосы, которые продолжаются, по существу параллельно или соосно вокруг оси ротора. Тормозящие полосы и опорные полосы обусловливают уменьшение ширины размалывающего зазора в области тормозящей полосы и опорной полосы и обусловливают отклонение продукта, подлежащего размалыванию, поэтому можно обеспечить равномерную обработку продукта, подлежащего размалыванию.
Тормозящие полосы являются регулируемыми, так что их выступание относительно стенки камеры можно регулировать в диапазоне 4 - 10 мм.
Выпуск предпочтительно имеет, по меньшей мере, одну заслонку для регулирования расхода продукта. Заслонка предпочтительно расположена таким образом, что направление закрывания или открывания пластины заслонки перпендикулярно вектору силы тяжести. Следовательно, на перемещение пластины заслонки не оказывает влияния масса истираемого продукта, который поддерживается в зависимости от положения пластины заслонки и нагружает пластину заслонки. Кроме того, заслонку можно регулировать лучше и более точно, чем, например, перекрывающий конус с противовесом. Заслонка предпочтительно образована в виде кольцевой диафрагмы с множеством впускных отверстий.
Заслонка и/или кольцевая диафрагма предпочтительно регулируются (посредством регулирования по замкнутому контуру и незамкнутому контуру), другими словами, (частично) открываются и закрываются в зависимости от расхода мощности привода. Поскольку характеристики размалывания и, соответственно, степень размалывания относятся к расходу мощности привода, требуемую степень размалывания можно регулировать простым образом с помощью графической характеристики размалывающей машины посредством поддерживания продукта, подлежащего размалыванию, в размалывающем зазоре и регулирования (посредством регулирования по замкнутому контуру и/или незамкнутому контуру) заслонки и/или кольцевой диафрагмы, так чтобы расход мощности привода оставался постоянным.
Ротор может действовать с частотой вращения 1400 - 1800 об/мин и/или окружной скоростью 40 - 100 м/с.
3
Размалывающая машина предпочтительно содержит вытяжное устройство, которое, предпочтительно может действовать с производительностью 40 - 95 м/мин.
Вокруг стенки камеры предпочтительно расположено множество каналов для вытяжки воздуха, соединенных по текучей среде с вытяжным устройством.
Каналы для вытяжки воздуха предпочтительно образуют оболочку стенки камеры и расположены друг над другом. Во время работы в каналах для вытяжки воздуха с помощью вытяжного устройства предпочтительно генерируется воздушный поток, так что воздух движется снаружи через ротор и через воздушные зазоры между смежными размалывающими элементами ротора и отверстия для прохождения воздуха в стенке камеры и захватывает легкую абразивную пыль, образующуюся во время размалывания.
Каналы для вытяжки воздуха предпочтительно образованы в виде оболочки размалывающей камеры с боковой поверхностью и множеством радиальных оснований, которые продолжаются между боковой поверхностью и стенкой камеры. Боковая поверхность предпочтительно расположена не концентрично с ротором и стенкой камеры и вместо этого продолжается так, что если смотреть в окружном направлении ротора или камеры, расстояние от камеры или ротора увеличивается, в частности, непрерывно. Боковая поверхность предпочтительно продолжается по спирали.
Каналы для вытяжки воздуха обеспечивают равномерное распределение воздушного потока по всей высоте ротора и стенке камеры, так что забиванию размалывающей поверхности и блокировке отверстий для прохождения воздуха оказывается противодействие в максимально возможной степени. Кроме того, предпочтительная величина боковой поверхности позволяет обеспечить постоянное падение давления по всей периферии ротора или стенки камеры.
Ротор предпочтительно установлен на одной стороне. В частности, ротор установлен в нижней области, причем верхняя торцевая сторона ротора снабжена крышкой, которая имеет форму конуса или усеченного конуса. В этой области также расположен впуск для продукта, подлежащего размалыванию. Впуск предпочтительно расположен в центре, другими словами, концентрично ротору. Это обеспечивает равномерное распределение продукта, подлежащего размалыванию, по всей периферии ротора в размалывающем зазоре. Кроме того, больше нет необходимости в транспортирующих устройствах в области впуска, что желательно с точки зрения гигиеничности конструкции.
Изобретение также относится к способу эксплуатации размалывающей машины для пищевой промышленности. В рассматриваемом случае соответственно можно использовать вышеприведенное описание в отношении размалывающей машины по изобретению.
Изобретение также относится к размалывающему элементу для размалывающей машины по изобретению для пищевой промышленности.
Размалывающий элемент, по существу, является цилиндрическим, в частности, полым цилиндрическим элементом и имеет наружную размалывающую поверхность, по существу, в форме кольцевого цилиндрического кожуха.
По изобретению отношение между высотой размалывающей поверхности и наружным диаметром размалывающего элемента составляет 1/8 - 1/12.
Преимущества и возможные усовершенствования размалывающего элемента такого рода очевидны из вышеприведенного описания и сходным образом применимы для размалывающего элемента по изобретению. Таким образом, возможна модернизация существующих роторов.
Изобретение также относится к корпусу для вытяжки воздуха для размалывающей машины, используемой в пищевой промышленности.
Корпус для вытяжки воздуха, в частности, пригоден для модернизации существующих размалывающих машин.
Корпус для вытяжки воздуха содержит боковую поверхность, которая может быть расположена вокруг ротора или стенки размалывающей камеры размалывающей машины, снабженной отверстиями для прохождения воздуха, и которая может быть соединена по текучей среде с вытяжным устройством.
Боковая поверхность образована таким образом, что она расположена неконцентрично с ротором или стенкой камеры, и вместо этого радиальное расстояние между боковой поверхностью и камерой и/или осью ротора (и, таким образом, размалывающей поверхностью), если смотреть в окружном направлении ротора или камеры, увеличивается, предпочтительно непрерывно. Более предпочтительно боковая поверхность продолжается по спирали.
Корпус для вытяжки воздуха предпочтительно образует множество каналов для вытяжки воздуха, которые могут быть расположены вокруг ротора или стенки камеры.
Каналы для вытяжки воздуха предпочтительно расположены друг над другом. Во время работы воздушный поток предпочтительно генерируется с помощью вытяжного устройства в каналах для вытяжки воздуха, так что в размалывающей камере создается отрицательное давление, и легкую абразивную пыль, образующуюся при размалывании, можно удалять из размалывающей камеры.
Корпус для вытяжки воздуха предпочтительно содержит боковую поверхность и множество радиальных оснований, которые продолжаются между боковой поверхностью и стенкой размалывающей камеры.
Корпус для вытяжки воздуха обеспечивает равномерное распределение воздушного потока по всей высоте ротора и стенке камеры, так что забиванию размалывающей поверхности и блокировке отверстий для прохождения воздуха оказывается противодействие в максимально возможной степени. Кроме того, предпочтительная величина боковой поверхности позволяет обеспечить постоянное падение давления по всей периферии ротора или стенки камеры.
Изобретение подробно описано ниже со ссылкой на предпочтительный иллюстративный вариант выполнения со ссылкой на чертежи, на которых:
на фиг. 1 - предпочтительный вариант выполнения размалывающей машины, вид в перспективе в разрезе;
на фиг. 2 - то же, вид в перспективе с открытой стенкой камеры;
на фиг. 3 - то же, вид в перспективе с полностью закрытой стенкой камеры;
на фиг. 4 - то же, без корпуса ротора;
на фиг. 5 - установленные друг над другом размалывающие элементы, вид в разрезе;
на фиг. 6 - предпочтительный вариант выполнения размалывающей машины, вид в радиальном разрезе;
на фиг. 7 - предпочтительный вариант выполнения размалывающей машины без ротора с видимой кольцевой диафрагмой; и
на фиг. 8 - другой вариант выполнения размалывающей машины с открытой стенкой камеры, вид в перспективе.
На фиг. 1 - 7 показана размалывающая машина 2, которая оборудована ротором 1. Ротор 1 установлен в размалывающей камере 14 корпуса 9 ротора размалывающей машины 2, причем ось R ротора расположена параллельно вектору G силы тяжести.
Ротор 1 состоит из десяти размалывающих элементов 3, которые установлены друг на друга таким образом, что двумя соседними размалывающим элементами 3 образован воздушный зазор 5.
Каждый размалывающий элемент 3 состоит из металлического полого цилиндрического тела 6, имеющего наружную поверхность 7. На наружную поверхность 7 нанесено гальваническое алмазное покрытие 8.
Покрытия 8 в целом образуют размалывающую поверхность 4 ротора.
Ротор 1 окружен стенкой 15 камеры, которая хорошо видна на фиг. 2, поскольку половину камеры можно открывать, поворачивая ее вокруг шарнира 21, например, в случае очистки размалывающей машины 2. На фиг. 2 частично показаны отверстия для прохождения воздуха, выполненные в виде пазов.
Ротор 1 имеет на верхнем конце коническую крышку 22, которая используется для распределения продукта, подлежащего размалыванию.
Во время работы ротор 1 приводится в движение в направлении D вращения электродвигателем 12, который установлен под ротором 1. Приводной вал 13 электродвигателя 12 соединен с валом 23 ротора напрямую и соосно с ротором 1. Ротор 1 установлен только в области между электродвигателем 12 и валом 23 ротора. При подаче продукта через впускное отверстие 10 продукт можно направлять к вершине конической крышки 22 и, таким образом, можно распределять по всей периферии ротора 1.
Продукт падает в результате действия силы тяжести через размалывающий зазор S, образованный между размалывающей поверхностью 4 и стенкой 15 камеры, причем указанный размалывающий зазор имеет ширину 20 мм. Тем самым поверхность продукта находится в контакте и размалывается размалывающей поверхностью 4 быстро вращающегося ротора (1500 - 1800 об/мин).
Во избежание ускользания частиц продукта с размалывающей поверхности 4 или для увеличения времени пребывания частиц продукта в размалывающем зазоре на стенке 15 камеры расположены тормозящие полосы 17 и опорные полосы 18, которые отражают продукт. Тормозящие полосы 17 продолжаются в осевом направлении ротора 1 и стенки 15 камеры, которые расположены концентрично, в то время как опорные полосы 18, которые видны на фиг. 8, образованы в виде кольцевого сегмента и продолжаются в окружном направлении стенки 15 камеры. Радиальное расстояние между размалывающей поверхностью 4 и тормозной полосой 17 можно регулировать.
Далее продукт покидает размалывающую камеру 14 через кольцевой выпуск 11. У выпуска 11 расположена кольцевая диафрагма 19, наглядно показанная на фиг. 7, которая может перемещаться с помощью исполнительного устройства 24. Кольцевая диафрагма 19 может блокировать выпуск 11, так чтобы продукт задерживался в размалывающем зазоре S. Посредством регулирования сечения выпуска кольцевая диафрагма также может определять производительность размалывающей машины 2.
Пыль, образующуюся во время размалывания продукта и состоящую из истертого материала продукта, удаляют из потока продукта с помощью вытяжного устройства (не показано). Тем самым, в размалывающей камере 14 с помощью вытяжного устройства генерируется отрицательное давление. Стенка 15 камеры образована в виде сетчатой поверхности и имеет множество отверстий 16 для прохождения воздуха, которые выполнены в виде пазов имеют такие размеры, что они удерживают продукт, но могут удалять пыль от помола.
Благодаря отрицательному давлению, преобладающему в размалывающей камере 14, воздух движется через отверстия 27 в области электродвигателя и в области ведущего вала 13 и направляется во внутреннее пространство ротора 1. Воздушные зазоры 5 ротора обеспечивают прохождение воздуха в ротор. В рассматриваемом случае образующаяся пыль от размалывания захватывается воздушным потоком и удаляется из размалывающего зазора S через отверстия 16 стенки 15 камеры. Для генерирования равномерной мощности вытягивания по всей высоте h ротора 1 вокруг размалывающей камеры 14 расположены четыре кольцевых канала 25. Каждый кольцевой канал соединен на одном конце с впускным отверстием 26 вытяжного устройства и продолжается вокруг размалывающей камеры 14. Между кольцевыми каналами 25 образованы радиальные основания 29, которые продолжаются между стенкой 15 камеры и боковой поверхностью 28 корпуса 20 для вытяжки воздуха. Поскольку кольцевой канал 25 образован стенкой 15 камеры, возможно движение потока воздуха из размалывающей камеры 14. Другой конец кольцевого канала 25 имеет небольшие впускные отверстия, которые обеспечивают всасывание небольшого количества воздуха из окружающей среды. Однако воздух всасывается главным образом (более 80% поступающего объема) через впускные отверстия 27.
Как можно видеть на фиг. 6, боковая поверхность 28 не продолжается концентрично с ротором 1 или стенкой 15 камеры, а продолжается по спирали, начиная от небольших впускных отверстий, и в окружном направлении (адекватном направлению вращения) ротора 1. Таким образом, постоянная впускная способность генерируется по всей поверхности периферии ротора 1, противодействуя блокировкам и накапливанию материала.