Устройство для разрушения пены к ферментеру

 

Использование: химическая и микробиологическая промышленности, процессы леногашения в аппаратах, преимущественно разрушение пены в фёрментерах. Сущность изобретения: устройство содержит корпус, рабочий элемент для воздействия на пену и привод. Рабочий элемент представляет собой горизонтальную лопасть, укрепленнуюс возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальной плоскости. Привод содержит катушку электромагнита, а шток, прикрепленный к лопасти размещен по ее оси и снабжен пластиной, служащей якорем электромагнита и ограничителем перемещения штока. Катушка размещена в цилиндре, а шток прикреплен к нему посредством двух диафрагм, герметизирующих полость цилиндра и катушку. Шток выполнен полым, лопасть на нем укреплена шарнирно посредством троса и имеет возможность наклона для быстрого извлечения лопасти из ферментера. 1 з. п. ф-лы,1 ил. ел С

178у555 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s(>s С 12 М 1/14

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4928217/13 (22) 17.04.91 (46) 23.01.93, Бюл. М 3 (71) Грозненское научно-и роизводствен ное объединение мПромавтоматикан (72} М,Г.Кузнецов, Н.Н.Коновалова, Г.А,Коновалов и Б.И.Очередько . (56) Авторское свидетельство СССР

М 391163, кл. С 12 M 1/18, 1971.

Авторское свидетельство СССР

N. 1143776, кл, С 12 M 1/14, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ПЕHbl К ФЕРМЕНТЕРУ (57) Использование: химическая и микробиологическая промышлейности, процессы пеногашения в аппаратах, преимущественно разрушение пены в ферментерах. Сущность изобретения: устройство содержит

Изобретение относится к оборудованию химической, микробиологической, медицинской и пищевой промышленности и может быть использовано в барботажных и бражных реакторах, ферментерах, дрожже растительных аппаратах, а также в очистных сооружейиях, где в ходе технологического процесса образуется пена.

Известно устройство для разрушения пены (см. а. с. М 391163 М. кл. С 12 В 1/18), содержащее полый цилиндр с фланцем для крепления к апйарату- и штуцер для ввода пеногасящего агента. По оси цилиндра установлен с возможностью перемещения в вертикальной плоскости шток с клапаном, прикрепленным к концу штока гайкой.

Шток уйлотнен йабивной с нажимной . втулкой и гайкой. корпус, рабочий элемент для воздействия на пену и привод. Рабочий элемент представляет собой горизонтальную лопасть, укрепленную с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальной плоскости, Привод содержит катушку электромагнита, а шток, прикреп- ленный к лопасти размещен по ее оси и снабжен пластиной, служащей якорем электромагнита и ограничителем перемещения штока, Катушка размещена в цилиндре, а шток прикреплен к нему посредством двух диафрагм, герметизирующих полость цилиндра и катушку. Шток выполнен полым, лопасть на нем укреплена шарнирно посредством троса и имеет возможность наклона для быстрого извлечения лопасти из ферментера. 1 з. и. ф-лы,1 ил. лвк

Между клапаном и нижней кромкой ци- д линдра образована кольцевая щель.

Пеногасящий агент через штуцер посту-, пает в полый цилиндр и через кольцевой зазор между клапаном и нижней кромкой цилиндра выходит на поверхность или в (Л слой пены в виде сплошной кольцевой плен- 1Я ки, которая за счет своей кинетической Ql энергии срезает и гасит пену.

Известному изобретению присущи существенные недостатки, обусловленные и низкой эффективностью разрушения, так как образуемая пленка разрушает пену на малой площади, при этом дополнительно интенсифицирует пенообразование за счет взбалтывания верхнего слоя жидкости.

Другим существенным недостатком известного устройства является применение насоса для создания избыточного давления, 1789555 необходимого для подачи пеногасящего агента из щели. Насос является неотъемлемой частью устройства, требует существенных затрат энергии, обладает ограниченным временным ресурсом работы и практически не применим в стерильных производствах из-за наличия уплотняющих сальников, через которые смазочные материалы попадают в культуральную жидкость, вызывая haрчу готового продукта. Кроме то10 го, для гашения пены используют жидкость носится громоздкость конструкции из-за наличия в ней поплавка, в результате чего разрешение пены происходит на малой площади, значительное потребление электроэнергии из-за наличия в конструкции электродвигателя, а также расположение трудящихся деталей конструкции в непос"редственной близости от пены, в процессе разрушения которой смазочные и абразивные вещества неизбежно попадают в культуральную среду, загрязняя и вызывая ее порчу. Поэтому устройство не применимо а стерильных процессах, что значительно

40 снижает область его применения, Целью изобретения является сокраще- 45 ние потребления электроэнергии и более полное-разрушение пены..

Для этого в устройстве для разрушения пены к ферментеру, содержащем корпус, рабочий элемент для воздействия на пену, 50 снабженный приводом и генератором импульсов с датчиком уровня пены, рабочий элемент представляет собой горизонтальную лойасть укрепленную а центральной своей части на вертикальном штоке, установленном с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальной плоскости, при этом привод рабочего элемента — лопасть содержит катушку электромагнита, связанную с генератором импульсов, взятую из аппарата, в результате чего происходит угнетение микроорганизмов.

Также известен механический пеногаситель к аппарату для выращивания микроорганизмов (см, а, с. М 1143776, кл. С 12 M

1/14, 1983), который по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является наиболее близким к предлагаемому устройству и принят за про- 20 тотип. Он включает вертикально установленный вал, снабженный укрепленнымй на нем при помощи ступйцы лопастями и приводом. Вокруг вала с лопастями установлен кольцевой поплавок, прикрепленный к стенке аппарата гибкими элементами, при этом привод вала смонтирован на поплавке, а на внутренней поверхности поплавка укреплены вертикальные ребра.

К недостатком данного изобретения от- 30 шток размещен по ее оси и снабжен пластиной„служащей якорем электромагнита и ограничителем перемещения штока, причем катушка размещена в цилиндре, а шток прикреплен к нему посредством двух диафрагм, расположенных на торцах цилиндра для герметизации полости цилиндра, изоляции катушки от внешней среды и ограничения перемещения штока с лопастью.

С целью удобства и быстроты размещения и извлечения рабочего элемента в ферментере, шток выполнен полым, лопасть укреплена на нем шарнирно с возможностью изменения наклона к горизонтальной плоскости и снабжена тросом со стопором размещенным в полости штока и служащим тягой для изменения положения лопасти.

При проведении патентных исследований не были выявлены новые существенные признаки предлагаемого изобретения, что свидетельствует критерию "существенные отличия

Сопоставленный анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство отличается тем, что шток помещен в корпусе, верхнее и нижнее днища которого выполнены в виде диафрагм, центры которых служат точками крепления штока, внутри корпуса помещен электромагнит, осью которого служит шток, причем катушка электромагнита соединена с генератором импульсов, что соответствует критерию "Новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволило сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На чертеже изображено предлагаемое устройство. . Устройство для разрушения пены в ферментере состоит из корпуса 1, штока 2 с жесткой лопастью 3, которая соединена с ним при помощи поворотного механизма 4.

Внутри штока 2 имеется металлический трос

5 для опрокидь1вания жесткой лопасти 3, снабженной в верхней части стопором 6.

Внутри корпуса 1 расположен электромагнит 7, закрепленный на подставке 8, При подаче импульса на электромагнит 7 от генератора импульсов 9 притягивается пластина 10, закрепленная на штоке 2. Для предотвращения-ударов пластиной 10 по электромагниту 7 используется ограничитель 11, прикрепленный к корпусу 1 устройства. В ограничитель 11 упирается нижняя шайба 12, а между ней и верхней шайбой 13 закреплена верхняя диафрагма 14. Нижняя

1789555

5 е

40

50 шайба 12 для верхней диафрагмы.14 крепится к штоку 2, а верхняя шайба 13 зажимается гайкой 15, которая крепит верхнюю диафрагму 14 к штоку 2, Другой край верхней диафрагмы 14 крепится к корпусу 1 устройства. Также закреплена и нижняя диафрагма 16, один ее край закреплен в корпусе 1 устройства, а другой между верхней шайбой 17 и нижней шайбой 18. Верх. няя шайба 17 закреплена к штоку 2, а нижняя шайба 18 для нижней диафрагмы 16 прижимает к верхней шайбе 17 нижнюю диафрагму 16 с помощью гайки 19, крепящую нижнюю диафрагму 16 к штоку 2. Корпус 1 устройства закреплен в верхней части корпуса ферментера 20, Устройство работает следующим образом.

Перед установкой в ферментер стопор

6 располагается вертикально по отношению к штоку 2. В результате этого металлический трос 5, соединенный с лопастью 3 внутри штока 2, опускается. Жесткая лопасть 3 соединена со штоком 2 при помощи поворотного механизма 4 поворачивается на угол, достаточный для установки устройства в ферментер. В результате этого металлический трос 5 перемещается вверх, подтягивая за собой жесткую лопасть 3 до горизонтального положения, Устройство крепится к корпусу ферментера 20.

При достижении пеной жесткой лопасти 3 формируется сигнал, поступающий на управляемую цепь генератора импульсов 9.

При этом электрический импульс от генератора импульсов 9 поступает на.электрическую обмотку электромагнита 7, создавая зокруг нее переменное магнитное поле, которое индицирует вихревые токи в пластине 10. Наведенные в пластине 10 вихревые токи взаимодействуют с переменным полем электрической обмотки электромагнита 7, создавая механический импульс силы, приводящий в движение пластину 10, Так как она жестко соединена со штоком 2, в нижней части которого закреплена жесткая лопасть 3, а шток 2 свободно удерживается на диафрагмах 14 и 16, то шток 2 начинает двигаться вниз с ускорением и жесткая лопасть 3, соприкасаясь с пеной, передает ей свой .импульс силы и под действием кинематической энергии частицы пены, двигаясь вниз, захватывают другие частицы пены, заставляя их двигаться, сливаться в капли, которые и разрушают пену при падении вниз, Формула изобретения

1. Устройство для разрушения пены к ферментеру. содержащее корпус, рабочий

Чтобы не произошел разрыв диафрагм

14 и 16, а также для возврата жесткой лопасти 3 в крайнее верхнее положение, на штоке 2 имеется ограничитель 11, который в момент хода штока 2 вниз упирается в нижнюю шайбу 12, закрепленную.на штоке 2, Ограничитель 11 крепится к внутренней части корпуса 1 устройства на таком расстоянии от нижней шайбы 12, чтобы было достаточно в момент хода штока 2 вниз разрушить жесткой лопастью 3 пену и в то же время не повредить диафрагмы 14 и 16, Это расстояние должно быть меньше, чем зазор между электромагнитом 7 и пластиной 10, иначе и пластина 10 будет ударять по электромагниту 7, тем самым разрушая его.

После торможения штока 2 ограничителем 11 он возвращается в крайнее верхнее положение под действием упругих сил диафрагм 14 и 16, в результате следует новый импульс от генератора импульсов 9 и процесс по разрушению пены повторится. Так как в ферментере происходит непрерывное вращение культуральной среды, пена, образуемая на ее поверхности, также будет вращаться. В результате ее разрушением происходит по всей площади. Как только вся пена разрушается, ее контакт с жесткой лопастью 3 не наблюдается и генератор импульсов 9 перестает вырабатывать импульсы, Устройство возвращается в исходное состояние. Процесс по разрушению повторяется, как только пена достигнет жесткой лопасти 3.

Исключение из конструкции устройства подвижных элементов и уплотнений позволяет использовать его в стерильных процессах медицинской, пищевой и других промышленностях. Уменьшение в конструкции числа блоков, потребляющих электроэнергию. снижает энергозатраты устройства. Также энергозатраты снижаются и при потреблении импульсного потребления электроэнергии. Кроме того, конструкция позволяет полностью исключить иэ процесса разрушения пены дорогостоящие химические пеногасители, затраты на которые ежегодно составляют на одном ферментере свыше 10-15 тыс. руб.

Таким образом, внедрение предложенного устройства позволяет снизить суммарные затраты на процессе разрушения пены в одном ферментере ориентировочно на 1520 тыс. руб. в год. элемент для воздействия на пену, снабженный приводом, и генератор импульсов с датчикомуровня пены, отл и ч а ю ще вся

1789555 тем, что, с 4елью более полного разрушения пены, упро@ения конструкции и сокращения энергозатрат, рабочий элемент представляет собой горизонтальную лопасть, укрепленную в центральной своей части на вертикальйом штоке, установленном с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальной йлоскости, при этом привод рабочего элемента содержит катушку электромагнита. связанную с генератором импульсов, шток размещен по ее оси и снабжен пластиной, служащей якорем электромагнита и ограничителем перемещения штока, причем катушка размещена в цилиндре, а шток йрйкреплен к нему посредством двух диафрагм, расположенных на торцах цилиндра для герметизации его полости, изоляции катушки от внешней среды и ограничения перемещения штока с лопастью.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью удобства и быстроты размещения и извлечения рабочего элемента в ферментере, шток выполнен полым, лопасть укреплена на нем шарнирно с возможностью изменения наклона к горизонтальной плоскости и снабжена тросом со стопором, размещенным в полости штока и служащим тягой для изменения положения лопасти.