RU2045195C1

RU2045195C1 - Electromagnetic grinder

Info

Publication number: RU2045195C1
Application number: RU93017860A
Authority: RU
Inventors: М.М. Беззубцева
Original assignee: Санкт-Петербургский технологический институт холодильной промышленности
Priority date: 1993-04-05
Filing date: 1993-04-05
Publication date: 1995-10-10

Abstract

FIELD: confectionery. SUBSTANCE: electromagnetic grinder comprises a container from nonmagnetic material with loading and unloading pipes arranged diametrically opposite in the middle part of the container. The latter accommodates ferromagnetic grinding balls and two ferromagnetic discs of which the upper one is connected to a motor shaft and the lower one is capable of vertical movement, the distance between discs not exceeding five diameters of grinding members. Disc bases facing each other have symmetrical slots for current control windings connected with an automatic control system for pulsating supply at a preset frequency and force of the pulse. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к пищевой промышленности, к кондитерскому производству, в частности к устройствам для измельчения какао-продуктов. The invention relates to the food industry, to the confectionery industry, in particular to devices for grinding cocoa products.

Известно электромеханическое устройство для обработки шоколадных масс, включающее электропривод, емкость с перегородками для разделения обрабатываемой массы с загрузочным и разгрузочным патрубками, измельчающие элементы в виде ферромагнитных цилиндрических стержней и два постоянных электромагнита с регулирующими токовыми обмотками управления. Один из электромагнитов размещен внутри емкости, смонтирован с возможностью вращательного движения и имеет на наружной поверхности зубцы. Другой электромагнит укреплен неподвижно снаружи емкости [1]
Известно электромеханическое устройство для обработки шоколадных масс, содержащее цилиндрическую емкость для обработки, стенки которой образуют постоянный электромагнит, ротор, на котором установлены прямоугольные лопасти для дополнительной обработки массы, причем лопасть в нижней части емкости перпендикулярна лопасти в верхней части. Сверху и снизу цилиндрической емкости расположены соответственно загрузочный и разгрузочный патрубки. В средней части емкости установлена решетка из немагнитного материала. Измельчающие ферромагнитные элементы выполнены в форме шариков в верхней части емкости большего диаметра, чем в нижней [2]
Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в значительном повышении эффективности разрушения частиц измельчаемого материала, выравнивании и усилении ударно-истирающих нагрузок по всему рабочему объему емкости, в создании эффективного и экономичного управления работой устройства, включающего регулирование производительности самого устройства, а также регулирование степени измельчения и гранулометрических характеристик частиц дисперсной фазы продуктов помола (получение продукта в узком и оптимальном диапазоне дисперсности).A known electromechanical device for processing chocolate masses, including an electric drive, a container with partitions for separating the processed mass with loading and unloading nozzles, grinding elements in the form of ferromagnetic cylindrical rods and two permanent electromagnets with regulating current control windings. One of the electromagnets is placed inside the tank, mounted with the possibility of rotational movement and has teeth on the outer surface. Another electromagnet is fixedly fixed outside the tank [1]
It is known an electromechanical device for processing chocolate masses containing a cylindrical container for processing, the walls of which form a permanent electromagnet, a rotor on which rectangular blades are mounted for additional processing of the mass, and the blade in the lower part of the container is perpendicular to the blade in the upper part. Above and below the cylindrical container are loading and unloading pipes, respectively. In the middle part of the tank a grating of non-magnetic material is installed. The grinding ferromagnetic elements are made in the form of balls in the upper part of the tank of a larger diameter than in the lower [2]
The problem to which the claimed technical solution is directed is to significantly increase the efficiency of the destruction of particles of the crushed material, leveling and strengthening shock-abrasive loads throughout the entire working volume of the tank, in creating effective and economical control of the device, including controlling the performance of the device itself, as well as regulation of the degree of grinding and particle size distribution of particles of the dispersed phase of grinding products (obtaining a product in a narrow and wholesale dispersion range).

Для решения этой задачи в отличие от известного электромеханического устройства для обработки шоколадных масс, содержащего емкость с загрузочным и разгрузочным патрубками, электропривод, расположенные внутри емкости ферромагнитные измельчающие элементы в форме шариков, токовые обмотки управления, в предлагаемом техническом решении в емкости размещены два диска из ферромагнитного материала, верхний из которых соединен с валом электропривода, а нижний установлен с возможностью вертикального перемещения, при этом расстояние между дисками не превышает пяти диаметров измельчающих элементов, на обращенных друг к другу основаниях дисков симметрично выполнены кольцевые пазы для токовых обмоток управления, стенки емкости выполнены из немагнитного материала, загрузочный и разгрузочный патрубки расположены диаметрально противоположно в средней части емкости, а токовые обмотки управления соединены с системой автоматического управления для импульсного питания с заданной частотой и силой посыла импульсов. To solve this problem, unlike the well-known electromechanical device for processing chocolate masses, which contains a container with loading and unloading nozzles, an electric drive, ferromagnetic grinding elements in the form of balls located inside the container, current control windings, in the proposed technical solution, two ferromagnetic disks are placed in the container material, the top of which is connected to the drive shaft, and the bottom is mounted with the possibility of vertical movement, while the distance between kami does not exceed five diameters of grinding elements, ring grooves for current control windings are symmetrically made on the disk bases facing each other, the vessel walls are made of non-magnetic material, the loading and unloading nozzles are diametrically opposed in the middle part of the vessel, and the current control windings are connected to the system automatic control for pulsed power with a given frequency and power of sending pulses.

На чертеже показан один из вариантов реализации электромагнитного измельчителя. The drawing shows one embodiment of an electromagnetic chopper.

Электромагнитный измельчитель содержит емкость 1 для размещения обрабатываемого продукта с загрузочным 2 и разгрузочным 3 патрубками, измельчающие элементы 4 в форме шариков из ферромагнитного материала, вал электродвигателя 5. Вал электродвигателя 5 соединен с верхним диском 6. Нижний диск закреплен на пружинах 8, смонтированных на основании емкости 1 и установленных в направляющих 9. Диски 6 и 7, выполненные из ферромагнитного материала, имеют симметрично расположенные кольцевые пазы 10 и 11 для токовых обмоток управления 12 и 13, соединенных с системой автоматического управления (не показана). Система автоматического управления работой токовых обмоток включает в себя реле времени, резисторы и коммутатор или может быть выполнена различными способами, включающими приборы и блоки управления посыла импульсов заданной частоты и амплитуды отечественного производства. Расстояние между дисками 6 и 7 составляет не более пяти диаметров шаров измельчающих элементов. Диск 6 приводится во вращение электродвигателем (не показан). Стенки емкости 1 выполнены из немагнитного материала. The electromagnetic chopper contains a container 1 for accommodating the processed product with loading 2 and unloading 3 nozzles, grinding elements 4 in the form of balls of ferromagnetic material, the shaft of the electric motor 5. The shaft of the electric motor 5 is connected to the upper disk 6. The lower disk is mounted on springs 8 mounted on the base containers 1 and installed in the guides 9. Disks 6 and 7 made of ferromagnetic material have symmetrically arranged annular grooves 10 and 11 for current control windings 12 and 13 connected to automatic control system (not shown). The system for automatically controlling the operation of current windings includes a time relay, resistors and a switch, or can be performed in various ways, including devices and control units for sending pulses of a given frequency and amplitude of domestic production. The distance between the disks 6 and 7 is not more than five diameters of the balls of grinding elements. Disk 6 is driven by an electric motor (not shown). The walls of the tank 1 are made of non-magnetic material.

Устройство работает следующим образом. В рабочий объем емкости 1 через патрубок 2 подается подлежащий обработке продукт. Приводится во вращение диск 6. Одновременно системой автоматического управления создается заданное технологией обработки импульсное питание постоянным по знаку электрическим током обмоток управления 12 и 13. Элементы устройства, выполненные из ферромагнитного материала (диски 6 и 7, измельчающие элементы 4 ) образуют его магнитную цепь, по которой проходит суммарный рабочий магнитный поток, создаваемый электрическим током заданной величины, протекающим по обмоткам управления. Магнитодвижущие силы F₁ и F₂, создаваемые токовыми обмотками 12 и 13, складываются, магнитное поле замыкается, обеспечивая промагничивание всей массы ферромагнитных измельчающих элементов и создавая в рабочем объеме емкости 1 большую магнитную индукцию основного фактора интенсификации процесса измельчения. При действии импульса постоянного тока +I: в этом случае под действием создаваемых токовыми обмотками 12 и 13 электромагнитных сил измельчающие элементы 4 намагничиваются, притягиваются и сцепляются друг с другом и поверхностями оснований дисков 6 и 7, образуя различные пространственные построения по направлению вертикальных силовых линий магнитного поля (как это показано на чертеже), осуществляя, таким образом, механическую связь между дисками 6 и 7. В промежутки между пространственными построениями и поступает продукт. При вращении диска 6 эти вертикально расположенные построения из элементов 4 искривляются, деформируются, растягиваются и разрушаются, образуя в плоскостях, параллельных поверхностям дисков, "слой скольжения" зоны силового воздействия на продукт. Под действием электромагнитных сил элементы 4 мгновенно и непрерывно организуются и образуют новые пространственные построения. Этот процесс образования структурных пространственных построений из измельчающих элементов 4, а затем их разрушение происходит мгновенно и непрерывно. В результате продукт подвергается ударно-истирающему воздействию. При этом эффекты измельчения и перемешивания продуктов осуществляются в отличие от известных устройств и устройств-прототипов без введения дополнительных элементов (роторы, мешалки и т.д.), выполняющих роль возмущающих факторов для разрушения структур из феррошаров. В результате действия электромагнитных сил диск 7 вертикально перемещается в направлении диска 6, растягивая пружины 8, в направляющих 9, вызывая уменьшение объема обработки продукта и, как следствие, увеличение коэффициента объемного заполнения рабочего объема емкости 1 ферромагнитными измельчающими элементами 4 и рост магнитной проницаемости рабочего объема, что способствует росту магнитной индукции В и, как следствие, увеличению силы и числа производственных контактов между измельчающими элементами и обрабатываемым материалом.The device operates as follows. In the working volume of the tank 1 through the pipe 2 serves the product to be processed. The disk 6 is driven into rotation. At the same time, the automatic control system creates a pulse supply specified by the processing technology with a constant current sign of the electric current of the control windings 12 and 13. The device elements made of ferromagnetic material (disks 6 and 7, grinding elements 4) form its magnetic circuit, which is the total working magnetic flux generated by an electric current of a given magnitude flowing through the control windings. The magnetomotive forces F ₁ and F ₂ generated by the current windings 12 and 13 are folded, the magnetic field is closed, ensuring the magnetization of the entire mass of the ferromagnetic grinding elements and creating a large magnetic induction in the working volume of the tank 1 of the main factor in the intensification of the grinding process. Under the action of a direct current pulse + I: in this case, under the influence of electromagnetic forces created by the current windings 12 and 13, the grinding elements 4 are magnetized, attracted and linked to each other and the surfaces of the bases of the disks 6 and 7, forming various spatial structures in the direction of the vertical magnetic lines of force field (as shown in the drawing), thus realizing a mechanical connection between the disks 6 and 7. In the intervals between the spatial structures and the product enters. During the rotation of the disk 6, these vertically arranged structures of the elements 4 are bent, deformed, stretched and destroyed, forming in the planes parallel to the surfaces of the disks a “slip layer” of the zone of force impact on the product. Under the influence of electromagnetic forces, the elements 4 instantly and continuously organize and form new spatial structures. This process of formation of structural spatial structures from grinding elements 4, and then their destruction occurs instantly and continuously. As a result, the product is subjected to impact abrasion. Moreover, the effects of grinding and mixing products are carried out in contrast to the known devices and prototype devices without the introduction of additional elements (rotors, mixers, etc.), which act as disturbing factors for the destruction of structures from ferrospheres. As a result of the action of electromagnetic forces, the disk 7 moves vertically in the direction of the disk 6, stretching the springs 8, in the guides 9, causing a decrease in the volume of product processing and, as a result, an increase in the volumetric coefficient of the working volume of the tank 1 with ferromagnetic grinding elements 4 and an increase in the magnetic permeability of the working volume , which contributes to the growth of magnetic induction B and, as a consequence, an increase in the strength and number of production contacts between the grinding elements and the processed material.

В зависимости от требуемой дисперсности продукта устанавливается оптимальное значение тока в обмотках управления 12 и 13 и тем самым обеспечивается заданный коэффициент объемного заполнения. Depending on the required dispersion of the product, the optimal current value is established in the control windings 12 and 13, and this ensures a predetermined volumetric filling coefficient.

В паузе между импульсами +I₁ +I₂: при прекращении подачи питания на обмотки 12 и 13 нижний диск 7 опускается под действием силы тяжести и возвращается в исходное положение. Для исключения поворота диска 7 относительно пружин 8 предусмотрена установка направляющих 9. Происходит разрушение структурных построений из измельчающих элементов 4. При подаче импульсов тока на обмотку управления 12 и 13 процесс повторяется. При действии импульсов постоянного тока +I₁, +I₂, + I_n через определенный промежуток времени (в соответствии с требуемой технологией обработки продукта) на обмотки управления 12 и 13 подается ток большей величины. По ходу движения продукта в устройстве размер его частиц уменьшается, что требует (согласно теории измельчения) больших энергетических затрат для их дальнейшего разрушения. Поэтому системой автоматического управления работой обмоток управления обеспечивается усиление действия магнитного поля (сила импульсов тока увеличивается во времени), что приводит
к большей амплитуде возвратно-поступательного движения нижнего диска 7;
усилению ударно-истирающих воздействий между измельчающими элементами 4 в структурных группах;
сведению к минимальному объему, занимаемому измельчающими элементами, что способствует увеличению коэффициента объемного заполнения рабочего объема, а следовательно, увеличению эффекта истирания продукта по всему объему рабочей емкости 1. Увеличение истирающего воздействия способствует более тонкому измельчению.In the pause between pulses + I ₁ + I ₂ : when the power supply to the windings 12 and 13 is cut off, the lower disk 7 lowers by gravity and returns to its original position. To prevent the rotation of the disk 7 relative to the springs 8, the installation of guides 9 is provided. Structural structures of the grinding elements 4 are destroyed. When current pulses are applied to the control winding 12 and 13, the process is repeated. Under the action of direct current pulses + I ₁ , + I ₂ , + I _n, after a certain period of time (in accordance with the required technology for processing the product), larger currents are supplied to the control windings 12 and 13. In the direction of product movement in the device, the size of its particles decreases, which requires (according to the theory of grinding) large energy costs for their further destruction. Therefore, the system of automatic control of the operation of the control windings provides a stronger magnetic field (the strength of the current pulses increases in time), which
to a greater amplitude of the reciprocating movement of the lower disk 7;
strengthening shock-abrasive effects between grinding elements 4 in structural groups;
reduction to the minimum volume occupied by grinding elements, which increases the coefficient of volumetric filling of the working volume, and therefore, increases the effect of abrasion of the product throughout the volume of the working tank 1. The increase in the abrasive effect contributes to finer grinding.

Измельченный таким образом продукт в емкости 1 через разгрузочный патрубок 3 выходит из нее. Выполнение расстояния между верхним диском 6 и нижним диском 7 равным не более пяти диаметров шаров измельчающих элементов выбрано из условия максимизации электромагнитных параметров устройства (при тех же затратах энергии в рабочем объеме создается большее значение индукции основного фактора интенсификации процесса обработки продукта). В случае увеличения расстояния между дисками увеличивается длина силовых линий магнитного поля, а следовательно, возрастает сопротивление прохождению магнитного потока, что требует увеличения магнитодвижущих сил обмоток управления и больших затрат энергии. Выбранное максимальное расстояние между дисками (не более 5 диаметров шаров) позволяет при вертикальном перемещении нижнего диска создать большее количество структурных групп из феррошаров, увеличивая при этом число и силу производственных контактов по обрабатываемому продукту. Thus crushed the product in the tank 1 through the discharge pipe 3 out of it. The implementation of the distance between the upper disk 6 and the lower disk 7 equal to not more than five diameters of the balls of grinding elements is selected from the condition of maximizing the electromagnetic parameters of the device (at the same energy costs in the working volume, a greater value of the induction of the main factor of the intensification of the product processing process is created). In the case of an increase in the distance between the disks, the length of the magnetic field lines increases, and therefore, the resistance to the passage of the magnetic flux increases, which requires an increase in the magnetomotive forces of the control windings and a large expenditure of energy. The selected maximum distance between the disks (not more than 5 diameters of the balls) allows for the vertical movement of the lower disk to create a larger number of structural groups of ferrospheres, while increasing the number and strength of production contacts for the processed product.

Все вышеперечисленные факторы способствуют интенсификации процесса измельчения, получению более тонкого помола продукта и выравниванию его гранулометрического состава, а также наблюдается выравнивание силовых нагрузок по всему объему емкости, чему способствует вертикальное расположение структурных групп из феррошаров и образование зоны обработки в плоскостях, параллельных поверхностям дисков. При этом исключаются элементы, вводимые для возмущения и разрушения структур из феррошаров. Сами диски и их смещения относительно друг друга способствуют осуществлению процесса обработки продукта. All of the above factors contribute to the intensification of the grinding process, obtaining finer grinding of the product and leveling its particle size distribution, as well as the alignment of power loads across the entire volume of the tank, which is facilitated by the vertical arrangement of the structural groups of ferrospheres and the formation of the treatment zone in planes parallel to the surfaces of the disks. In this case, elements introduced for disturbance and destruction of structures from ferroballs are excluded. The disks themselves and their displacements relative to each other contribute to the implementation of the product processing process.

Все это приводит к увеличению силы и числа производственных контактов между измельчающими элементами и частицами обрабатываемого продукта, способствует увеличению производительности, выравниванию гранулометрического состава частиц обрабатываемого продукта. All this leads to an increase in the strength and number of production contacts between the grinding elements and particles of the processed product, contributes to an increase in productivity, equalization of the particle size distribution of the particles of the processed product.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в том, что оно дает возможность надежно и просто регулировать эффективность измельчения продукта с небольшими затратами мощности на управление, повысить производительность и улучшить качество готовых изделий. The technical and economic efficiency of the proposed device lies in the fact that it makes it possible to reliably and simply control the efficiency of grinding the product with low power consumption for management, increase productivity and improve the quality of finished products.

Claims

ELECTRIC MILLER, including a tank with loading and unloading nozzles, an electric drive, ferromagnetic grinding elements in the form of balls located in the tank, current control windings, characterized in that two disks of ferromagnetic material are placed in the tank, the upper of which is connected to the motor shaft, and the lower installed with the possibility of vertical movement, while the distance between the disks does not exceed five diameters of grinding elements, on the bases facing each other dis For example, the ring grooves for the current control windings are symmetrically made, the vessel walls are made of non-magnetic material, the loading and unloading nozzles are diametrically opposed in the middle part of the vessel, and the current control windings are connected to the automatic control system for pulse power with a given frequency and pulse sending force.