CN114931888A - 饲料容器的底部元件及采用该底部元件的真空混合设备 - Google Patents

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阿克塞尔·威特克
许家铭
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    • A23NMACHINES OR APPARATUS FOR TREATING HARVESTED FRUIT, VEGETABLES OR FLOWER BULBS IN BULK, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; PEELING VEGETABLES OR FRUIT IN BULK; APPARATUS FOR PREPARING ANIMAL FEEDING- STUFFS
    • A23N17/00Apparatus specially adapted for preparing animal feeding-stuffs
    • A23N17/007Apparatus specially adapted for preparing animal feeding-stuffs for mixing feeding-stuff components

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Abstract

饲料容器的底部元件及采用该底部元件的真空混合设备涉及机电领域。饲料容器的底部元件,包括纵轴,所述纵轴的上方设有第一外边界表面,所述纵轴的下方设有第二外边界表面,所述纵轴上开有至少一个第一通道,所述第一通道的中心轴线与所述纵轴的中心轴线平行;在运行时,物料流过第一通道进入定子转子系统;所述纵轴上还开有至少一个第二通道;穿过定子转子系统后的物料,通过第二通道回流到饲料容器内,第一通道和第二通道之间存在距离。真空混合设备采用饲料容器的底部元件。本发明在相对较大的进料容器中行少量进料的情况下,也能够在转子定子系统中实现高效粉碎和/或均化。

Description

饲料容器的底部元件及采用该底部元件的真空混合设备
技术领域
本发明涉及机电领域,具体涉及饲料容器。
背景技术
术语“分散体”是指至少包含基本上彼此不溶的组分的多相体系。分散体包括乳液,其中一种液体以分布在另一种液体中的液滴形式存在。分散体还包括悬浮液,其中固体颗粒分散在液体连续相中。此外,含有分散形式的固相和液相的组合物也属于分散体。
在分散体的生产中,特别是在乳液的生产中,重要的是获得具有所需特性的最终产品非常重要,这些特性包括分散相的尺寸分布、流动行为以及产品对热和机械的稳定性。在工业上,分散体,尤其是乳液,是通过各种方法生产的。
例如:使用两阶段工艺。首先在带有搅拌器的容器中制备预混物,然后通过带有转子定子系统的分散机进行混合。通常,在这种情况下,假设分散体具有非常宽的粒度分布。例如,液滴尺寸在30到500微米之间的乳,使用传统的带有转子定子系统的分散机,预混物的液滴被破碎,直到达到平均液滴尺寸,这对应于转子定子系统的特定能量输入(能量密度)。为了实现液滴直径在5到10微米及以下的相对较窄的液滴尺寸分布,通常需要多次通过转子定子系统,通常需要5到10次通过。
在乳化液制造设备的设计和运行中,降低环境影响和可持续运行的要求日益重要。已知的间歇操作的真空混合设备至少包括饲料容器、搅拌系统、转子定子系统、外部循环管路、自动化控制系统等。目前,真空混合设备的主要目标是按照国际标准生产稳定的分散体,如乳状液。容器的大小通常在10到20,000公升之间。容器的搅拌功率在0.55到75kw之间。转子定子系统的功率在5到75kw之间。
转子定子系统是真空混合设备的重要组成部分。它耗费大量能量将相分散成非常细小的颗粒。在转子定子系统投入运行之前,经验表明,饲料容器的液面必须至少达到容器最高填充液面的35%,否则空气将被吸入产品,对产品的能量影响将减少,因为产品将开始发泡,分散不稳定。
然而,对于许多产品或配方,饲料容器中的初始液面必须极低。用标准的真空搅拌机,可能会出现以下问题:没有足够的液体流过体积过大的外部循环管路;进料容器内液面低,引起紊流,空气进入产品,导致发泡;泡沫降低了少量成分的分散效率,当处理小批量时,外部循环线的高端产品损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种饲料容器的底部元件,在相对较大的进料容器中行少量进料的情况下,也能够在转子定子系统中实现高效粉碎和/或均化。
本发明的目的还在于提供一种真空混合设备,该真空混合设备采用饲料容器的底部元件。
饲料容器的底部元件,包括纵轴,其特征在于,所述纵轴的上方设有第一外边界表面,第一外边界表面作为饲料容器的底部区域的一部分或整体;所述纵轴的下方设有第二外边界表面,第二外边界表面形成为转子定子系统的定子或用于连接转子定子系统的定子的装置;
所述纵轴上开有至少一个第一通道,所述第一通道的中心轴线与所述纵轴的中心轴线平行;在运行时,物料流过第一通道进入定子转子系统;
所述纵轴上还开有至少一个第二通道;穿过定子转子系统后的物料,通过第二通道回流到饲料容器内,第一通道和第二通道之间存在距离。
本发明优化了底部元件的结构,允许且能够通过至少一个第二通道将定子转子系统处的物料通过内循环送回至饲料容器内。由于通过第二通道的内部循环,在操作过程中饲料容器中始终有足够的液体。因此,通过本发明可以防止与进气口发生紊流和由此产生的泡沫;可以提高利用少量成分生产分散液的效率,并减少外部循环管道中最终产品的损失;能够用于生产少量的分散体,特别是乳状液,即使使用相对较大的进料容器。
优选,所述第一通道的中心轴线与所述纵轴的中心轴线重合。
优选,所述第二通道上设有可控阀。所述可控阀优选为蝶阀。从而通过调整蝶阀的关闭瓣调节第二通道的流量。
出于经济原因,可持续性和弹性配给也越来越受到关注,采用灵活的配料方式,可以降低炭浆的能耗和水耗,同时也减少了批次产生的废品、废水和批次时间。所以优先,底部元件包括一个或两个或三个或四个或更多的第二通道。通过第二通道的数目,根据本发明的底部区域可以适应饲料容器的不同要求和大小。
饲料容器的底部元件,还包括至少一个节流板,所述节流板位于第二通道在所述第一外边界表面处的端口处。节流板的压力以及由此产生的体积流率通过第二通道,并取决于第二通道相对于喂料容器中第二通道口的横截面积的倾角。优选,节流板是可调节的,特别优选以自动方式进行。
真空混合设备,包括喂料容器、转子定子系统,其特征在于,还包括饲料容器的底部元件。
喂料容器的底部至少部分地将喂料容器的内部与转子-定子系统的内部分隔开,特别是与相互对应排列的转子和定子的齿状边缘之间的分散空间分隔开。
所述饲料容器的底部具有用于喂入预混合物的第一通道,该第一通道设置在喂料容器中,并具有用于从分散空间内部回流到喂料容器中的至少一个第二通道。
优选,所述饲料容器的底部设有通过底部的钻孔,以所述钻孔作为第二个通道。
真空混合设备,还包括至少一个第三通道,穿过定子转子系统后的物料,可以通过第三通道回流到饲料容器内。
第三通道的进口设置为在运行中至少部分接收从转子-定子系统中涌出的流体,并且第三通道的出口打开进入进料容器。因此,第三通道可以形成外部循环导管,该外部循环导管在操作中从所述转子-定子系统以及在所述底部以上的所述进料容器底部周围回收流体进入所述进料容器。所述第三通道的口优选位于所述喂料容器底部的外侧,即位于所述喂料容器与所述底部相邻的壁内。
附图说明
图1为饲料容器的底部元件的一种结构示意图。
图2为采用本发明的底部元件的真空混合设备的一种结构示意图;
图3为图2中结构在底部元件处的放大图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体图示进一步阐述本发明。
参照图1、图2和图3,饲料容器的底部元件,包括纵轴1,纵轴的上方设有第一外边界表面2,第一外边界表面2作为饲料容器的底部区域的一部分或整体;纵轴的下方设有第二外边界表面3,第二外边界表面3形成为转子定子系统的定子或用于连接转子定子系统的定子4的装置。纵轴上开有至少一个第一通道6,第一通道6的中心轴线与纵轴的中心轴线平行;在运行时,物料流过第一通道进入定子转子系统;纵轴上还开有至少一个第二通道7;穿过定子转子系统后的物料,通过第二通道7回流到饲料容器内,第一通道6和第二通道7之间存在距离。
关于转子定子系统的定子4具有齿缘、转子5具有多个倾斜排列的齿,定子和转子相对转动。齿之间设有间隙,物料可以穿过齿之间的间隙和齿与齿缘之间的间隙。
本发明的饲料容器的底部元件在功率为45kw的均质器上使用时,原来在垂直位置部分的外部循环管道内的保留体积至少为30升,现在两个内循环孔可以实现0.8升的最大保留体积。本发明减少了外部循环管道中最终产品的损失,能够用于生产少量的分散体。
优选,第一通道的中心轴线与纵轴的中心轴线重合。第二通道上设有可控阀9。可控阀优选为蝶阀。从而通过调整蝶阀的关闭瓣调节第二通道的流量。
底部元件包括一个或两个或三个或四个或更多的第二通道。通过第二通道的数目,根据本发明的底部区域可以适应饲料容器的不同要求和大小。还包括至少一个节流板8,节流板8位于第二通道在第一外边界表面处的端口处。节流板的压力以及由此产生的体积流率通过第二通道,并取决于第二通道相对于喂料容器中第二通道口的横截面积的倾角。优选,节流板是可调节的,特别优选以自动方式进行。如果节流板完全打开,则背压最小且流速高。如果节流板部分打开,与节流板完全打开时相比,背压更高并且流量更低。背压可以通过例如压力计,特别是卫生压力计,或连接到自动节流板并放置在第三通道中的自动卫生压力传感器来指示。背压与通过均质器的流量、在转子定子系统的分散室中的停留时间直接相关,较高的背压意味着较低的流速适合充分处理低液位。
真空混合设备,包括喂料容器17、转子定子系统、饲料容器的底部元件。喂料容器17内装有搅拌装置18。喂料容器的底部至少部分地将喂料容器的内部与转子-定子系统的内部分隔开,特别是与相互对应排列的转子和定子的齿状边缘之间的分散空间分隔开。饲料容器的底部具有用于喂入预混合物的第一通道,该第一通道设置在喂料容器中,并具有用于从分散空间内部回流到喂料容器中的至少一个第二通道。可以,饲料容器的底部设有通过底部的钻孔,以钻孔作为第二个通道。钻孔的形式,易于清洗。真空混合设备,还包括驱动电机15,驱动电机15通过转轴12连接到定子转子系统的转子。驱动电机的外壳和底部元件的外壳之间环绕在定子转子系统外的围栏13,围栏与电机外壳、底部元件外壳围成定子转子系统的分散腔。底部元件可以全部直接或部分直接形成在喂料容器的底上,在为部分形成在喂料容器的地上时,形成在喂料容器上的部分和未形成在喂料容器上的部分可以通过销钉14连接。
真空混合设备,还包括至少一个第三通道10,穿过定子转子系统后的物料,可以通过第三通道10回流到饲料容器内。第三通道10的进口设置为在运行中至少部分接收从转子-定子系统中涌出的流体,并且第三通道的出口打开进入进料容器。因此,第三通道可以形成外部循环导管,该外部循环导管在操作中从转子-定子系统以及在底部以上的进料容器底部周围回收流体进入进料容器。第三通道的口可以开在分散腔的侧壁上。第三通道的口优选位于喂料容器底部的外侧。优选,第三通道10可以由开在喂料容器底上的连接头11和位于喂料容器外侧的连接管16组成。
真空混合设备,还可以设有用于封闭第三通道的封闭件,其中该封闭件可以是可调节和/或可控制的阀。在批量生产产品的过程中,进料容器中的液位上升。第三个通道的封闭可根据当前处理的量实现灵活操作。
本发明的第二通道是内循环通道、第三通道是外循环通道,使用时,可以根据使用需要选择第二通道或第三通道内的至少一个进行运行。当通过至少一个第二通道使用内循环时,不需要通过至少一个第三通道将整个外循环管道充满液体。因此,根据本发明,该系统可以在喂料容器中使用较少的液体进行操作。这一选择对于在加工开始时液体体积较小的配方非常重要,例如,在随后的加工步骤中,在容器中加入较大量的液体之前,需要分散相当少量的活性成分。
在进行少量或下批量生产时,关闭第三通道,用第二通道进行循环,因为第二通道内的保留体积较小,因此最终产品的损失较小,可以小到传统系统损失的10%。在操作期间当罐中的液位低时液体返回到进料容器,并且还没有与空气接触,因此产品不含空气,分散效率高。当液位上升时,如果要生产小批量(例如半批)或大批量(例如整批),可以通过至少三分之一的通道切换到外循环进行,同时关闭内循环,从而灵活地决定是使用内部回路用于低液位还是外部回路用于容器中的高液位。通过这种选择,本发明能够实现小批量或至少小初始数量的生产。同时,本发明还允许在不夹带空气的情况下获得良好的剪切速率,并最大限度地减少容器中产品的旋转和飞溅。
本发明的各密封(包括可控阀)可以选择不同的材料,如EPDM、FPM或Teflon。
下表总结了真空混合设备对比试验的相关数据,试验时,所适用的设备是设有两个第二通道的本发明的真空混合设备和仅设有外循环通道的现有的真空混合设备。在体积比较中,只考虑了外循环管线的垂直延伸部分。
Figure BDA0003486893200000071
本发明的真空混合设备的节省潜力的计算:
使用容量为4000升的饲料容器,系统运行250个工作日,每天一批。最终产品成本定为每升5欧元。产品损失为29.2升。这导致每年250天,每天146欧元,从而每年节省36500欧元。
根据上面的试验数据和节能潜力计算例,可以看出,本发明的真空混合设备具有加大的节能潜力。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.饲料容器的底部元件,包括纵轴,其特征在于,所述纵轴的上方设有第一外边界表面,第一外边界表面作为饲料容器的底部区域的一部分或整体;所述纵轴的下方设有第二外边界表面,第二外边界表面形成为转子定子系统的定子或用于连接转子定子系统的定子的装置;
所述纵轴上开有至少一个第一通道,所述第一通道的中心轴线与所述纵轴的中心轴线平行;在运行时,物料流过第一通道进入定子转子系统;
所述纵轴上还开有至少一个第二通道;穿过定子转子系统后的物料,通过第二通道回流到饲料容器内,第一通道和第二通道之间存在距离。
2.根据权利要求1所述的饲料容器的底部元件,其特征在于,所述第二通道上设有可控阀。
3.根据权利要求2所述的饲料容器的底部元件,其特征在于,所述可控阀为蝶阀。
4.根据权利要求1、2或3所述的饲料容器的底部元件,其特征在于,所述第二通道有一个、两个、三个或四个。
5.根据权利要求1、2或3所述的饲料容器的底部元件,其特征在于,还包括至少一个节流板,所述节流板位于第二通道在所述第一外边界表面处的端口处。
6.真空混合设备,包括转子定子系统,其特征在于,还包括权利要求1-5中任意一项所述的饲料容器的底部元件。
7.根据权利要求6所述的真空混合设备,其特征在于,还包括至少一个第三通道,穿过定子转子系统后的物料,可以通过第三通道回流到饲料容器内。
8.根据权利要求7所述的真空混合设备,其特征在于,所述第三通道内设有可控阀。
9.根据权利要求7所述的真空混合设备,其特征在于,定子转子系统处设有分散室,所述第二通道的入口、所述第三通道的入口均开在所述分散室的侧壁上。
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