ПЕРЕМЕШИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ
MIXER AND METHOD OF MIXING

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройству для перемешивания и способу перемешивания жидкостей и/или пастообразных масс, в частности жидкостей, относящихся к пищевой промышленности.
Уровень техники
В пищевой промышленности устройства для перемешивания, в числе прочих, используются в процессе производства напитков. В большинстве своем напитки состоят из нескольких ингредиентов, по меньшей мере, из концентрата и воды, например, из плодово-ягодного сиропа и воды. Немаловажным является заключительный технологический этап производства, проводимый для достижения однородности конечного продукта. Проведение указанного этапа также необходимо перед отправкой потребителю конечного продукта, который после изготовления хранился в течение некоторого времени. Поскольку смешанные ингредиенты имеют разную вязкость и разный удельный вес, в процессе хранения может нарушиться однородность продукта. Бутилирование конечного продукта без проведения какой-либо обработки может привести к тому, что дозы продукта будут иметь разный вкус, консистенцию и т.д., следовательно, необходимо восстановление однородности жидкости. Восстановление однородности жидкости достигается при помощи перемешивающих устройств, обеспечивающих повторное перемешивание жидкости. Обычно, жидкости хранятся в больших контейнерах емкостью 500 или 1000 литров. Такие контейнеры, как правило, изготавливают из пластического материала, формируя их как единое целое.
Для перемешивания или смешивания жидкостей обычно используется вращаемый мотором стержень, на котором смонтирована по меньшей мере одна пара лопастей типа пропеллера. Недостатком таких известных устройств является то, что лопасти «хлопают» при вращении, когда уровень продукта в контейнере опускается по существу до плоскости вращения лопастей и, следовательно, загоняют воздух в продукт, что является нежелательным и опять же может привести к неоднородности продукта.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является усовершенствование устройства для перемешивания и разработка способа перемешивания с использованием такого устройства, позволяющим исключить указанный недостаток.
Указанная задача, а также дополнительные задачи, которые будут ясны из дальнейшего описания, решаются в перемешивающем устройстве, предназначенном для перемешивания жидкости и/или пастообразной массы в контейнере и содержащем привод и введенные в контейнер средства перемешивания. Средства перемешивания содержат по меньшей мере две лопасти, соединенные с приводом вращения посредством соединительного элемента. Соединительный элемент содержит по меньшей мере одну втулку, в которой подвижно установлен первый конец каждой лопасти. При вращении соединительного элемента установленные во втулке лопасти способны разводиться под действием центробежной силы.
Способ перемешивания жидкости и/или пастообразной массы в контейнере при использовании указанного перемешивающего устройства включает в себя следующие этапы, на которых:
- располагают перемешивающее устройство над отверстием контейнера таким образом, чтобы лопасти средств перемешивания свисали над отверстием контейнера,
- вводят средства перемешивания в контейнер через отверстие,
- включают привод, обеспечивающий вращение соединительного элемента со свисающими лопастями,
- увеличивают скорость вращения, в результате чего установленные во втулке лопасти начинают разводиться под действием возрастающей центробежной силы,
- стабилизируют скорость вращения, когда лопасти достигли заданного угла отклонения относительно оси вращения.
Преимуществом такого перемешивающего устройства и описанного выше способа перемешивания является то, что лопасти всегда отклонены под определенным углом относительно оси вращения, благодаря чему они погружаются, по меньшей мере частично, в жидкость независимо от уровня жидкости в контейнере. Другими словами, лопасти всегда находятся в наклонном положении относительно поверхности жидкости. Это происходит из-за того, что собственная сила тяжести не позволяет лопастям подняться до плоскости поверхности жидкости. К тому же, от вязкости жидкости и/или требований перемешивания зависит ограничение максимальной скорости вращения лопастей и, таким образом, также ограничивается высота подъема лопастей.
Изобретение поясняется чертежами.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показано перемешивающее устройство согласно одному из вариантов осуществления изобретения в нерабочем положении;
на фиг.2 - перемешивающее устройство, приведенное во вращение.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показано перемешивающее устройство 1 согласно одному из вариантов осуществления изобретения в нерабочем положении. Когда устройство для перемешивания находится в нерабочем положении, отсутствует какое-либо вращение. Перемешивающее устройство 1 содержит привод 5, такой как мотор, опорную плиту 7, соединительный элемент 3, обеспечивающий соединение мотора привода 5 со средствами перемешивания, и дополнительные перемешивающие средства 8 и 9. Средства перемешивания, вводимые внутрь контейнера 10 с жидкостью, содержат две лопасти 2, которые установлены во втулке 4 соединительного элемента 3. Втулка 4, показанная схематично, может представлять собой резьбовую деталь и т.п., посредством которой к соединительному элементу 3 легко подсоединяются лопасти 2. Предпочтительно мотор расположен вне контейнера, однако он может быть расположен и внутри него полностью или частично.
Лопасти 2 имеют форму уголка, однако они могут иметь другую конфигурацию и/или размер. Указанные лопасти 2, в частности, можно заменить на лопасти другой конфигурации и/или размера, благодаря чему перемешивающее устройство становится более гибким относительно применения в контейнерах разного размера.
На втором конце по меньшей мере одной из лопастей 2 могут быть закреплены средства 8, 9 перемешивания жидкость. Как правило, они содержат по меньшей мере одно боковое звено 8, имеющее свободный конец, и/или по меньшей мере одно центральное звено 9, соединяющее вторые концы двух лопастей, свободно провисая между ними. В показанном на фиг.1 варианте осуществления изобретения средства перемешивания содержат два боковых звена 8 и одно центральное звено 9. При наличии более двух лопастей 2, например трех, центральное звено 9 может быть закреплено между каждыми двумя лопастями 2, благодаря чему повышается эффект перемешивания вблизи дна контейнера 10. Все звенья 8, 9 изготовлены из подходящего материала, предпочтительно из металла или пластического материала, который выбирают в зависимости от плотности и/или вязкости жидкости и который является, предпочтительно, более мягким по сравнению с материалом контейнера 10. Это позволяет избежать возникновения царапин на дне контейнера 10. Как показано на фиг.1, центральное звено 9 соединяет вторые концы лопастей 2, свободно провисая между ними, что позволяет лопастям разводиться во время вращения. Устройство содержит также стопор 12, назначение которого будет объяснено более подробно со ссылкой на фиг.2. Следует отметить, что на лопастях 2 могут быть закреплены другие средства перемешивания жидкости, например, ленты и т.д.
На фиг.2 показано перемешивающее устройство, приведенное во вращение. Для упрощения чертежа контейнер 10, изображенный на фиг.1, не показан. Единственным отличием показанного на фиг.2 варианта осуществления изобретения по сравнению с показанным на фиг.1 вариантом является наличие дополнительных крыльев 6 на лопастях 2. Крылья 6 расположены в продольном направлении лопастей 2. На каждой из лопастей размещено по одному крылу 6, однако на каждой из них может быть размещено более двух крыльев 6. Крылья 6, в частности, можно заменить на крылья другой конфигурации и/или размера. Наличие крыльев является предпочтительным для повышения эффекта перемешивания жидкости. Конфигурацию и/или размер крыльев подбирают, например, в зависимости от вязкости жидкости, требуемой скорости вращения и мощности мотора 5, используемого в устройстве 1 для перемешивания.
Перемешивающее устройство работает следующим образом.
На первом этапе перемешивающее устройство 1 располагают над отверстием контейнера 10 так, чтобы лопасти 2 средств перемешивания свободно свисали над этим отверстием.
Затем средства перемешивания опускают в контейнер 10 через отверстие. На данном этапе становится очевидным особое преимущество перемешивающего устройства, которое обеспечивается использованием опорной плиты 7. В связи с тем, что отверстие контейнера, как правило, имеет относительно небольшой размер, приблизительно 15 см, при введении средств перемешивания в контейнер 10 необходимо очень точно манипулировать перемешивающим устройством 1, чтобы не допустить повреждения отверстия или лопастей 2. В частности, за счет того, что мотор 5 и средства перемешивания закреплены на опорной плите типа несущей платформы, устройство 1 можно легко установить в рабочее положение и обратно, в частности, используя устройство для подачи платформ.
На третьем этапе запускают мотор привода 5, который приводит в действие соединительный элемент 3, обеспечивающий вращение свободно свисающих лопастей 2. Направление вращения показано стрелкой А.
На четвертом этапе скорость вращения соединительного элемента увеличивают, в результате чего, возрастает центробежная сила, и лопасти 2, установленные во втулке 4, начинают разводиться. Направление разведения лопастей показано стрелками В.
На пятом этапе, когда лопасти 2 достигли заданного угла а отклонения относительно оси 11 вращения, скорость вращения стабилизируют.
Недостатком известных перемешивающих устройств является то, что лопасти 2 не могут быть опущены до дна контейнера 10, в связи с конфигурацией дна контейнера. Как правило, контейнеры на дне имеют ребра жесткости, а также разнообразные выступы, вследствие чего необходимо позиционировать лопасти так, чтобы исключить их соприкосновение с указанными выступами. В результате эффект перемешивания продукта в донной части контейнера ухудшается.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения используются средства 8, 9 перемешивания, упомянутые при описании фиг.1, которые позволяют решить указанную проблему. При увеличении скорости вращения лопастей 2 дополнительные средства 8, 9 перемешивания жидкости также подвергаются воздействию центробежной силы, в результате чего боковые звенья 8 поднимаются, как показано стрелками С, а центральное звено 9 вытягивается при подъеме лопастей 2, как показано стрелкой D. Выше уже упоминалось, что центральное звено 9, закрепленное на вторых концах лопастей 2, должно провисать, чтобы лопасти 2 имели возможность подниматься во время вращения. От степени провисания центрального звена может зависеть максимальный угол а отклонения лопастей 2. Таким образом, длина центрального звена должна быть, по меньшей мере, равна расстоянию между вторыми концами лопастей 2, при максимальном угле а их отклонения. Предпочтительно, длина центрального звена 9 превышает указанное расстояние, благодаря чему эффект перемешивания усиливается. Когда устройство для перемешивания имеет указанную конструкцию, центральное звено 9 ограничивает максимальный угол а отклонения лопастей и тем самым выполняет функцию средств безопасности, предотвращая повреждение стенок контейнера и/или лопастей 2, если случайно была задана очень большая скорость вращения лопастей 2, и вращающиеся лопасти 2 могли бы достичь стенок контейнера.
В частности, можно корректировать длину лопастей 2. Указанные лопасти, в частности, сформированы из по меньшей мере двух частей, которые могут быть раздвинуты и сдвинуты вместе. Корректировка длины лопастей является целесообразной, поскольку дает возможность использовать перемешивающее устройство в контейнерах разных размеров. Например, если ширина контейнера 10 больше его глубины, лопасти 2 можно укоротить, приспосабливая их к глубине контейнера 10, благодаря чему можно увеличить скорость вращения, поскольку лопасти 2 никогда не коснутся стенок контейнера 10. Если глубина контейнера 10 больше его ширины, лопасти 2 можно удлинить, чтобы они достигали донной области контейнера 10, однако в этом случае максимальная скорость вращения должна быть ограничена.
Ограничение скорости вращения, которая обычно составляет около 40 об/мин, может быть осуществлено разными способами, например, как уже упоминалось, методом подбора соответствующей длины центрального звена 9. Помимо этого, а также при отсутствии в средствах перемешивания центрального звена 9 соединительный элемент 3 может содержать по меньшей мере один стопор 12, обеспечивающий ограничение максимального угла а отклонения лопастей 2. В процессе увеличения скорости вращения соединительного элемента лопасти 2 поднимаются и, в конечном счете, упираются в стопор 12, не имея возможности подниматься дальше. В частности, стопор 12 может быть выполнен, например, сдвижным, благодаря чему максимальный угол а отклонения лопастей может корректироваться. Угол α отклонения также можно корректировать, изменяя скорость вращения соединительного элемента 3.
Другим способом ограничения скорости вращения является регулировка скорости вращения мотора посредством контроллера. Этот метод известен, в связи с чем его подробное описание опущено.
Перемешивающее устройство 1 обеспечивает полное перемешивание жидкостей, благодаря чему достигается высокое качество конечного продукта. К тому же, устройство является гибким в применении, поскольку может использоваться в контейнерах разных размеров. В указанном устройстве предусмотрена корректировка множества параметров, обеспечивающая достижение оптимальной конфигурации устройства для перемешивания конкретных жидкостей.
Изобретение описано на примере предпочтительных вариантов его осуществления, которые не являются ограничивающими, и, безусловно, на практике могут применяться другие варианты его осуществления без выхода объема изобретения, определенного его формулой.