СМЕСИТЕЛЬ-СТЕРИЛИЗАТОР СУБСТРАТНОЙ МАССЫ

Полезная модель относится к сельскому хозяйству, а именно к шнековым смесителям - стерилизаторам непрерывного действия для смешивания компонентов с одновременной стерилизацией и может быть использован для приготовления субстратной массы при выращивании съедобных грибов.
Известен смеситель-дозатор минеральных добавок, стерилизатор в линии для переработки птичьего помета в удобрение в описании изобретения к патенту РФ №2080758, МКИ 6 А 01 С 3/00, от 1993.07.09., опуб. 1997.06.10., характеризующегося следующими признаками: линия для переработки птичьего помета в удобрение, в которой по ходу технологического процесса установлены последовательно связанные между собой кинематическими и механическими средствами транспортирования обрабатываемого сырья накопитель помета, центрифуга, соединенная трубопроводом для отвода жидкой фракции с накопителем стока, устройства для перемешивания сырья и просушки его горячим воздухом, бункер-накопитель и конвейер выдачи готовой продукции, отличающаяся тем, что линия включает биореактор метаново-кислотного сбраживания закрытого типа, соединенный с помощью погружного насоса и трубопровода с накопителем стока, сообщенный с центрифугой статический гравитационный обезвоживатель, между которым и бункером-накопителем установлены устройства для перемешивания сырья и просушки его горячим воздухом в составе последовательно размещенных и соединенных шнековым устройством лопастной и аэрофонтанной сушилок, последовательно установленные за бункером-накопителем смеситель-дозатор минеральных добавок, стерилизатор удобрения и гранулятор, за которым размещен конвейер выдачи готовой продукции, причем статический гравитационный обезвоживатель сообщен посредством трубопровода для отвода жидкой фракции с накопителем стока.
Недостатки: недостаточно высокое качество получаемого готового продукта, процессы смешивания и стерилизации осуществляются раздельно, стерилизация с постоянной температурой осуществляется более длительное время, сложность устройств.
Известен шнековый смеситель для переработки материалов, преимущественно сыпучих в описании изобретения к патенту РФ №2103055, МКИ 6 А 22 С 5/00, от 1996.05.22., опуб. 1998.01.27., характеризующееся следующими признаками: шнековый смеситель для переработки материалов, преимущественно сыпучих, содержащий корпус, размещенный внутри него шнек, вал которого выполнен полым и имеет в межвитковом пространстве радиальные отверстия с встроенными стержнями, на концах которых закреплены элементы ленточной спирали с направлением навивки, обратным направлению навивки шнека, при этом в каждом межвитковом пространстве расположено по три элемента с высотой соответственно 1/4h, 1/2h и 3/4h, где h высота витка шнека, отличающийся тем, что элементы ленточной спирали установлены с возможностью изменения угла между осью элемента и осью вращения вала шнека в пределах 0-180°.
Недостатки: недостаточно высокое качество получаемого готового продукта, осуществляется только смешивание ингредиентов, сложность устройства.
Известна линия по приготовлению субстрата для выращивания съедобных грибов в описание изобретения к патенту РФ №2031568 от 1993.11.11, МПК A 01 G 1/04, опубл. 1995.03.27, в котором 1. Линия по приготовлению субстрата для выращивания съедобных грибов, содержащая последовательно расположенные по технологическому процессу механизм подачи сырья, устройство для его термообработки и устройство для выгрузки субстрата, при этом устройство для его термообработки выполнено с горловиной загрузки сырья, сообщенной с транспортером механизма загрузки, причем внутри корпуса устройства установлен вал с
лопастями, а также горловиной выгрузки готового субстрата, под которой установлен транспортер, расположенный наклонно для обеспечения подачи готового субстрата в накопитель, отличающаяся тем, что устройство для термообработки выполнено в виде термоклава, при этом транспортер механизма загрузки выполнен шнековым, а накопитель выполнен в виде емкости, имеющей в поперечном сечении форму перевернутого усеченного конуса, меньшее основание которого имеет на конце сужающийся в сторону выгрузки лоток для обеспечения засыпки субстрата в тару, одна сторона каждой лопасти выполнена прямой, а другая сторона имеет скос 45°. 2. Линия по п.1, отличающаяся тем, что автоклав снабжен водяной рубашкой. Недостатки: недостаточно высокое качество получаемого готового продукта, сложность и дороговизна устройства.
Наиболее близким техническим решением является смеситель материалов в описании изобретения к авторскому свидетельству №1687585, МКИ 5 С 05 F 11/06, от 18.08.89., опуб. в Бюл. №40 от 30.10.91., авт. И.Н.Бацанов, Г.А.Мхитарян и др. характеризующееся следующими признаками: смеситель материалов, содержащий установленные под углом друг к другу в вертикальной плоскости верхний и нижний шнеки, помещенные в кожухи, полости которых соединены гибким патрубком, и механизм регулирования угла между шнеками, отличающийся тем, что с целью повышения производительности и качества приготовления органических удобрений, в каждом кожухе дополнительно установлен шнек, а механизм регулирования угла между шнеками выполнен с возможностью перемещения верхних и нижних пар шнеков.
Недостатки: недостаточно высокое качество получаемого готового продукта, время смешивания ограничено временем перемещения продукта шнеками от загрузки к выгрузке, выполняет только функцию смешивания,
Технический результат: повышение качества готового продукта, получаемого при одновременном перемешивании и стерилизации,
сокращение цикла смешивания, снижение энергозатрат приготовления готового продукта, регулирование времени пребывания и интенсивности перемешивания материала в активной зоне аппарата в процессе обработки, повышение производительности труда, упрощение конструкции, снижение стоимости устройства.
Технический результат: достигается тем, что смеситель-стерилизатор субстратной массы, содержащий установленные под углом друг к другу в вертикальной плоскости два шнека, помещенные в корпуса, полости которых соединены между собой, отличающийся тем, что шнеки, установленные под углом 40-60° друг к другу в вертикальной плоскости, имеющие собственные электроприводы с синхронным частотным регулированием оборотов от 0 до 1000 об/мин., помещенные в корпуса, с герметично закрытыми крышками, штуцером подвода пара, штуцером отвода конденсата соединены между собой трубопроводами, один из которых соединен с бункером загрузки с плотно прилегающей крышкой, решеткой защитной, группой безопасности, контролирующей давление и температуру, соплом отвода пара, а другой - с патрубком выгрузки, имеющем задвижку.
Новым в заявляемой полезной модели то, что шнеки установленные под углом 40-60° друг к другу в вертикальной плоскости, помещены в корпуса, полости которых герметично закрыты плотно прилегающими крышками и соединены между собой трубопроводами. Каждый шнек имеет собственный электропривод с синхронным частотным регулированием оборотов от 0 до 1000 об/мин. В нижней части корпусов шнеков имеются штуцер подвода пара и штуцер отвода конденсата. Один из корпусов шнека соединен с бункером загрузки, имеющим плотно прилегающую крышку, решетку защитную и группу безопасности, которая контролирует давление и температуру, а другой - с патрубком выгрузки, имеющем задвижку. Установление шнеков под углом друг меньше 40° друг к другу приводит к усилению «корообразованию» субстратной массы или налипанию ее на
корпуса шнеков. Установление шнеков под углом больше 60° друг к другу дает значительное повышение крутящего момента, необходимого для проворачивания шнеков, которое приводит к трамбованию субстратной массы, снижению качества готового продукта, повышению энергозатрат. Установление шнеков под углом 45° друг к другу обеспечивает повышение качества готового продукта, получаемого при одновременном перемешивании и стерилизации, позволяет разместить бункер для загрузки ингредиентов между корпусами шнеков, уменьшая габаритные размеры всего устройства, упростить конструкцию, снизить стоимость устройства, повысить производительность труда.
3
Повышение качества получаемого готового продукта при одновременном перемешивания и стерилизации происходит за счет того, что обеспечивается процесс равномерного перемешивания сырья в процессе приготовления субстрата с одновременной стерилизацией т.к. каждый шнек имеет собственный электропривод с синхронным частотным регулированием оборотов от 0 до 1000 об/мин. Смешивание ингредиентов -опилок, дробленого ячменя, овса, сахара, мелкой щепы ольховых пород происходит сразу после нескольких оборотов шнеков, слипаемость ингредиентов субстратной массы разрушается. Шнеки осуществляют смешивание ингредиентов с одновременным транспортированием полученной субстратной массы. За счет пара, который подается парогенератором увлажняется субстратная масса. Благодаря наличию у каждого шнека собственного электропривода с синхронным частотным регулированием оборотов от 0 до 1000 об/мин. в процессе смешивания не происходит комкование, слипание ингредиентов. Образуется рыхлая, воздухопроницаемая, увлажненная субстратная масса с удельным весом 700 кг/м - более высоким, чем у аналогов. При значении оборотов больше 1000 об/мин. происходит снижение качества готового продукта. Субстратная масса приготавливается с одновременной стерилизацией паром при
температуре 100-110°С в течение короткого времени - 1 часа. в отличие от аналогов, что приводит к повышению производительности труда. При такой температуре погибают конкурентные грибки и плесени в субстратной массе, которые наносят вред готовому продукту.
Сокращение цикла смешивания и снижение энергозатрат приготовления смеси происходит за счет усовершенствования конструкции рабочего органа (за счет оптимального подбора диаметра и шага шнека), регулирования времени пребывания и интенсивности перемешивания материала в активной зоне аппарата в процессе обработки с целью получения требуемого высокого качества смесей из аппарата и максимально возможной при этом производительности, соответствующей времени пребывания для принятых исходных компонентов.
Регулирование времени пребывания и интенсивности перемешивания материала в активной зоне аппарата в процессе обработки происходит за счет регулировки скорости вращения электродвигателя редуктора. Смешивание ингредиентов в заявляемом изобретении может происходить неограниченно долго по времени (в связи с круговым циклическим прохождением смеси в процессе). Одновременно в процессе смешивания в заявляемом изобретении осуществляется стерилизация смеси. Время стерилизации сокращается благодаря достижению перепада температуры в процессе транспортировки смеси по шнекам. Это повышает производительность труда. Штуцеры, через которые поступает пар, прогревая смесь до 120°С расположены в нижней части полостей шнеков. При движении смеси вверх смесь остывает до 90°С, затем, сбрасываясь во второй шнек через патрубок вновь прогревается паром до 120°С.
Положение размещения бункера загрузки обеспечивает компактность устройства. Габаритные размеры смесителя-стерилизатора субстратной массы позволяют проносить его в дверной проем размером 80*200 мм. Чистый вес его составляет 500 кг., что позволяет перемещать и устанавливать
его с помощью погрузо-разгрузочных устройств с грузоподъемность не более 1 т. Расположение бункера загрузки позволяет устранить грязевые нагрузки на монтажные уплотнения вала редуктора. Все это приводит с повышению производительности труда, снижению стоимости, т.к. отсутствуют сложные по форме и дорогие по стоимости детали устройства.
Производительность труда повышается за счет быстрого технического обслуживания устройства, более длительных межирвисных интервалов, малой подводимой электромощности, редуктора электродвигателя при одновременном скоростном режиме перемещения, более высокой скорости загрузки, скорости выгрузки и меньшего времени цикла обработки субстратной массы.
Все отличительные признаки заявляемого технического решения являются существенными, т.к. влияют на достижение технического результата и находятся в причинно-следственной связи с указанным результатом, а именно с помощью заявляемой полезной модели осуществляется повышение качества готового продукта, получаемого при одновременном перемешивания и стерилизации, сокращение цикла смешивания, снижение энергозатрат приготовления готового продукта, регулирование времени пребывания и интенсивности перемешивания материала в активной зоне аппарата в процессе обработки, повышение производительности труда, упрощение конструкции, снижение стоимости устройства.
Одновременно необходимо отметить, что все вышеперечисленные признаки заявляемой полезной модели при проведении патентного и информационного поиска в уровне техники не обнаружены, в связи с чем можно сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели условиям патентоспособности, предусмотренной ст. 4 Патентного закона РФ.
На фиг.1 - изображен основной вид;
На фиг.2 - вид сбоку по стр. «А-А».
Статика.
Смеситель-стерилизатор субстратной массы состоит их двух шнеков 1, расположенных под углом 40-60° друг к другу, которые помещены в герметично закрытых крышками 10 корпусах 6, со штуцером подвода пара 8 и штуцером отвода конденсата 9, количество шнеков определяет производительность смесителя, каждый шнек 1 имеет собственный электропривод с синхронным частотным регулированием оборотов. Обороты шнека могут изменяться от 0 до 1000 об/мин. Корпуса 6 шнеков между собой связаны трубопроводами 7. В средней части одного из корпусов шнеков установлен бункер загрузки 2 с плотно прилегающей крышкой 3 для загрузки ингредиентов с защитной решеткой 12, с соплом отвода пара 11. В нижней части корпусов шнеков имеется штуцер подвода пара 8 и штуцер отвода конденсата 9. Для контроля давления и температуры пара в верхней части загрузочного бункера 2 установлена группа безопасности 4: аварийный клапан и приборы, контролирующие давление и температуру. Каждый шнек соединен мотороредуктором 5. Второй трубопровод соединен с патрубком выгрузки 15, снабженным задвижкой 13 с электроприводом 14.
Работа устройства.
Смеситель-стерилизатор субстратной массы работает следующим образом. Ингредиенты для приготовления стерильного субстрата опилки, дробленые ячмень, овес, сахар, мелкая щепа ольховых пород через бункер загрузки 2 подается в корпус 6 и при помощи шнека 1 транспортируется вверх одновременно перемешиваясь. Затем субстратная масса сбрасывается через трубопровод 7 в корпус 6, где с помощью шнека 1 производится дальнейшее перемешивание. При сбросе вниз субстрат прогревается паром, подаваемым через расположенные в крышке 16 через штуцер 8. При последующем транспортировании субстрата шнеком 1 вверх субстрат частично остывает, затем сбрасывается через трубопровод 7 на шнек 1 и повторно подвергается высокотемпературной обработке паром в трубопроводе 7, паром.
Подаваемым через штуцер 8 расположенные в крышке 10 корпуса 6. Далее процесс смешивания с одновременной стерилизацией субстратной массы происходит при непрерывном перемещении продукта посредством мотор-редуктора.
Для сокращения времени стерилизации в установке предусмотрена возможность создания контролируемого группой безопасности 4 избыточного давления от 0,2 до 1,5 атм. После завершения процесса смешивания субстратной массы осуществляется выгрузка готового субстрата, для чего задвижка 13 отводится в крайнее правое положение перекрывая трубопровод 7 и направляет поток продукта в выгружной патрубок 15.
Технико-экономический эффект.
Применение заявляемой конструкции смесителя-стерилизатора субстратной массы в производственных условиях ЗАО «ВТПК «Октант» г. Воронежа показали высокие производственные показатели: повышение качества получаемого готового продукта при одновременном перемешивания и стерилизации, сокращение цикла смешивания, снижение энергозатрат приготовления готового продукта, регулирование времени пребывания и интенсивности перемешивания материала в активной зоне аппарата в процессе обработки, повышение производительности труда на 30%, упрощение конструкции, снижение металлоемкости в два раза, стоимости.