Результат интеллектуальной деятельности: Установка для приготовления гомогенной смеси лечебных кормов, витаминных термолабильных и минеральных премиксов

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, а именно, к устройствам для приготовления смеси лечебных кормов, витаминных термолабильных, минеральных и других премиксов.

Известна «Установка для приготовления премиксов и кормовых смесей» RU 2289974, С1, А23N17/00, 21.06.2005г. Установка включает два вертикально установленных смесителя, сообщающихся между собой. Смеситель для премиксов представляет собой центрифугу в виде усеченного конуса, его смешивающий рабочий орган имеет вид лопатки, а смеситель для кормовых смесей выполнен с винтовой лопаткой.

Недостатки: смесители в виде центрифуги предназначены для разделения, он приводит к сепарации составляющих, а спирально-винтовой конвейер для транспортирования премикса из малого смесителя в большой также приводит к сегрегации составляющих. Конструкция установки сложная, металлоемкая, для ее работы используется четыре электропривода.

Известна «Установка для приготовления премиксов и кормовых смесей» RU 2411884 С2 20.10.2010 г. Установка включает измельчитель-смеситель для первичных премиксов и смеситель для приготовления кормовых смесей из первичных премиксов и наполнителя.

Недостатком данной установки является цилиндрическая форма измельчителя-смесителя премиксов и смесителя кормолекарственных смесей, в которых происходит конвективный способ смешивания, что недостаточно для получения высокооднородной смеси.

Наиболее близкой по технической сущности изобретения является «Установка для приготовления кормолекарственных смесей» RU 2635367 С1, 13.11.2017 г., принята за прототип, которая включает измельчитель-смеситель для первичных премиксов, смеситель для премиксов и кормовых смесей, устройства для загрузки и выгрузки. Однако, оба эти смесителя осуществляют процесс измельчения ударом, а смешивание - конвективным способом при хаотическом перемещении продукта, что не достаточно эффективно.

Задача предполагаемого изобретения заключается в создании установки, реализующей одновременно оба способа смешивания: конвективный и диффузионный, чтобы достигнуть гомогенность смеси с коэффициентом ее однородности- 0,95-0,98%.

Поставленная задача достигается тем, что в установке для приготовления гомогенной смеси лечебных кормов, витаминных термолабильных и минеральных премиксов, включающей измельчитель-смеситель для первичных премиксов и сообщающийся с ним измельчитель-смеситель кормовых смесей, устройства загрузки и выгрузки, новым является то, что сферический корпус измельчителя-смесителя первичных ремиксов в нижней части выполнен в виде цилиндра, в котором установлен диск с насечкой на рабочей поверхности в форме Архимедовой спирали с загибом в сторону противоположную вращению двухсторонней лопасти, закрепленной на валу привода с регулируемым зазором 0,6-1,2 мм, ее рабочая плоскость срезана под углом трения 12-15°, при этом угол защемления между лезвием бича и насечкой на диске 18-20°, причем двухстронний бич для измельчителя-смесителя кормовой смеси в поперечном сечении выполнен в форме квадрата, а верхняя часть сферического корпуса усечена на 70°, ее замещает направляющий обтекатель; измельчитель-смеситель для первичных премиксов расположен над измельчителем-смесителем кормовой смеси и герметично сообщен с ним посредством патрубка, а устройство выгрузки выполнено в виде выгрузного патрубка с заслонкой.

Смесители для приготовления комбикормов и лечебных кормов, которые используют в нашей стране и за рубежом, работают по принципу конвективного смешивания, при этом коэффициент однородности смешивания составляет 0,80-0,85, а для лечебных кормов по ветеринарным требованиям он равен – 0,95-0,97 (Спесивцев А. Процесс смешивания при производстве комбикормов.//Комбикорма. – 2016 - №3 – С.37-41).

Высший коэффициент однородности смешивания двухфазной неоднородной системы достигается в псевдоожиженном слое (О.М.Тодес, О.Б.Цитович «Аппараты с кипящим зернистым слоем» Ленинград, Химия, 1981 г.). Расчет основных параметров псевдоожижения выполняют по методике (И.П.Мухленов и др. «Расчет препаратов кипящего слоя», Ленинград, Химия, 1986 г.). Процесс смешивания зависит в основном от конструкции смесителя, рабочих органов и режима его работы.

Конвективное смешивание в псевдоожиженном слое отличается высокой эффективностью, малым временем смешивания, простой конструкцией, однако при работе смесителя происходит сегрегация смеси – рассортирование компонентов по удельной массе частиц и размерам. Поэтому, для каждого типа смесителя и вида смеси необходимо экспериментально установить режим работы смесителя: соотношение компонентов, число оборотов вала смесителя, время смешивания, степень загрузки емкости смесителя и др.

Диффузионное смешивание осуществляется способом взаимной диффузии компонентов при совместном смятии, в результате из двух гетерогенных (неоднородных) компонентов образуется гомогенный (однородный) продукт – вещества находятся в одном агрегатном состоянии и при последующем смешивании не разделяются. Диффузионное смешивание представляется как процесс взаимного проникновения молекул одного вещества между молекулами другого, что приводит к выравниванию их концентрации по всему занимаемому объему. При этом происходит перенос вещества с мест высокой концентрации в места низкой концентрации и наоборот. Атомы соприкасающихся материалов перемешиваются на границе соприкосновения рабочих органов.

Известно, что самые напряженные и ответственные детали и узлы самолетов, ракет, кораблей и др. в настоящее время изготавливаются из композиционных материалов (М.Л.Кербер, В.М.Виноградов, Г.С.Головкин «Полимерные композиционные материалы» СПб, 2008 г., С.560). Это достигается путем совместного измельчения состава полимеров до мельчайших частиц и одновременного диффузионного смешивания с последующим нагревом и прессованием, где уже между частицами, составляющих полимеров, действуют межмолекулярные силы.

Установка диска из искусственных жерновых камней, закаленного чугуна, песчаников или гранита и других точильных камней с высоким коэффициентом трения (И.В.Крагельский «Коэффициенты трения. Справочное пособие» МАШГИЗ, 1962 г., С.8; Мартенс «Техническая энциклопедия», том 7, 1929 год) обеспечивает процесс смятия, а угол трения α =12-15°; насечка на рабочей поверхности рабочего диска в форме Архимедовой спирали определена из условия сохранения постоянного угла защемления измельчаемых кусочков β=18-20°, по всему диаметру диска (В.П.Горячкин «Собрание сочинений» Москва, издательство «Колос», 1963 г., том 1, С.228-239). Угол трения, угол защемления и зазоры проверены экспериментально и на практике.

Особенность смешивания лечебных препаратов и витаминных термолабильных и минеральных премиксов в том, что размеры частиц солей микроэлементов, используемых в комбикормовом производстве, варьируют в широких пределах – от пылевидных, способных витать в воздухе, до аномально крупных (1,2 мм), ограниченных лишь требованиями ГОСТ 52356-2005 «Премиксы. Номенклатура показателей», что не противоречит действующим нормативным документам.

Если размер компонентов не соответствует нормативам (ГОСТ), то для цыплят-бройлеров норма комбикорма 20 г в сутки, может не попасть нужный элемент, а если в эти 20 г корма попадает лишь одна частичка размером 1,2 мм, то будет перекорм. Применяемые компоненты являются солями тяжелых металлов. Они обладают высокой токсичностью для живых организмов, даже при невысоких превышениях допустимых норм, а также способствуют биоаккумуляции их в организме. Однако, их применение позволяет на треть повысить продуктивность животных и птицы (В.С.Крюков «Производство однородных комбикормов и качество премиксов»//[Электронный ресурс]:URL http://soyanews.info/news/-Proizvodstvo-odnorodnykh-kombikormov-i-kachestvo-.html).

Сферическая форма корпусов измельчителя-смесителя для первичных премиксов и измельчителя-смесителя кормовой смеси формирует устойчивую траекторию движения обрабатываемых компонентов, при этом происходит их конвективное смешивание в псевдоожиженном слое и осуществляет целенаправленную устойчивую подачу на рабочие поверхности дисков, где смешивание их осуществляется способом диффузии.

В измельчителе-смесителе кормовой смеси рабочим органом является не лопасть, а двусторонний прямоугольный бич, который плоской стороной перпендикулярной к рабочей поверхности диска обеспечивает воздушный поток, как вентилятор, и образует псевдоожиженный слой по всей внутренней поверхности сферического корпуса.

Сущность предполагаемого изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена схема установки для приготовления гомогенной смеси лечебных кормов, витаминных термолабильных и минеральных премиксов,; на фиг.2 – вид А; на фиг.3 – вид –Б; на фиг 4 – вид В.

Установка для приготовления гомогенной смеси лечебных кормов, витаминных термолабильных и минеральных премиксов содержит измельчитель-смеситель для первичных премиксов 1, включающий сферический корпус 2 с крышкой 3, в нижней цилиндрической части сферического корпуса на раме 4 закреплен рабочий диск 5, по оси которого проходит вал привода 6, на нем закреплена двухсторонняя лопасть 7, сторона лопасти, прилегающая к диску, срезана под углом α, между диском и двухсторонней лопастью имеются регулировочные прокладки 8, в нижней части измельчителя-смесителя для первичных премиксов установлен патрубок 9 с заслонкой 10.

Измельчитель-смеситель кормовой смеси 11 включает корпус в виде усеченной сферы с направляющим обтекателем 12, устройство загрузки 13 с загрузочным шлюзом 14. В нижней части на рамы 15 установлен диск 16, а на валу привода 17 закреплен двухсторонний бич 18, стороны его, прилегающие к диску, срезаны под углом трения α. Между двухсторонним бичем и диском 16 установлены регулировочные прокладки 19, внизу измельчителя-смесителя кормовой смеси расположен шлюз выгрузки 20 с задвижкой 21.

Работает установка для приготовления гомогенной смеси лечебных кормов, витаминных термолабильных и минеральных премиксов следующим образом.

В измельчитель-смеситель для первичных премиксов 1 с корпусом сферической формы 2 при открытой крышке 3 и закрытой заслонке 10 помещают лечебный премикс и наполнитель в соотношении 1:1 или 1:3. Включают в работу привод вала 6 и закрепленную на нем двухсторонюю лопасть 7. Сторона, прилегающая к диску 5, закрепленному на раме 4, срезана под углом трения α =12-15°. При ее вращении смесь собирается в зазоре 0,6-1,2 мм между лезвиями лопастей и насечкой на диске в форме Архимедовой спирали 22 зажимается под постоянным углом защемления 18 - 20°, где при совместном смятии компонентов происходит процесс взаимной диффузии, механическое вдавливание одного компонента в другой. Двухсторонняя лопасть выбрасывает смесь измельчаемой массы с воздухом на внутреннюю сферическую поверхность измельчителя-смесителя для первичных премиксов, создается устойчивый поток – псевдоожиженный слой, в котором компоненты равномерно распределяются, а вакуум, в зоне вертикальной оси сферы, устойчиво направляет поток на рабочую поверхность диска в зону диффузии; достигается замкнутый устойчивый процесс одновременного измельчения и смешивания препаратов и наполнителя – смешивание способом диффузии. При необходимости зазор регулируется прокладками 8. Процесс смешивания в измельчителе-смесителе для первичных премиксов происходит в течение 30-40 с. Полученный первичный премикс через патрубок 9 при открытой заслонке 10 и шлюз 14 высыпается в измельчитель-смеситель кормовой смеси 11и в него из загрузочного устройства 13 добавляют 15-20% от установленной дозы наполнителя. Приводится в работу вал привода 17 с закрепленным на нем двухсторонним бичем 18, который срезанной плоскостью под углом трения α, примыкающей к диску 16, закрепленного на раме 15, захватывает смешиваемую массу, прижимает к насечке на диске, измельчает и равномерно выбрасывает по всему периметру (360°) внутренней сферической поверхности измельчителя-смесителя кормовой смеси поднимая его вверх, где направляющий обтекатель 12 плавно переводит направление движения псевдоожиженного слоя снизу-вверх в движение сверху-вниз, чему способствует вакуум, создаваемый по оси сферического корпуса большого смесителя плоскими сторонами бича 18 и достигается устойчивый процесс диффузионного смешивания компонентов, который продолжается 3-4 мин. Работа привода останавливается, добавляется остальная доза наполнителя, приводятся в работу двухсторонний бич, смешивание продолжается 4-5 мин, затем привод вала отключается и при открытой задвижке 21 через выгрузной шлюз 20 готовая смесь выгружается в тару.

Таким образом, в одной установке реализуется одновременно конвективный и диффузионный способ смешивания, в результате которого достигается высокооднородная гомогенная смесь лечебных кормов, витаминных термолабильных и минеральных премиксов.