Гомогенизатор для многокомпонентных жидких продуктов

 

Использование: пищевая микробиологическая косметическая, фармацевтическая, химическая, нефтехимическая и другие отрасли промышленности и может быть использовано для получения коллоидно - монодисперсных систем. Сущность: гомогенизатор состоит из вихревого генератора с направляющей лопаткой для направления потока жидкого продукта повторно в зону кавитации. Эффект достигается использованием кинетической энергии радиально - тангенциального потока, а также применением различных форм вихревых и резонансных камер. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к пищевой, микробиологической, косметической, фармацевтической, химической, нефтехимической и другим отраслям промышленности и может быть использовано для получения коллоидно-монодисперсных систем.

Аналогом изобретения является гомогенизатор для жидких продуктов, включающий приемную и сливную емкости, насос с приводом и гомогенизирующую головку (авт. св. СССР N 793507, кл. A 01 J 11/16, B 01 F 3/00, 1976).

Недостатком аналога является низкое качество гомогенизации жидких продуктов из-за отсутствия волнового воздействия на обрабатываемые продукты.

Наиболее близким по сущности и достигаемому результату к заявленному устройству является гомогенизатор для многокомпонентных жидких продуктов, включающий приемную и сливную емкости, насос с приводом и гомогенизирующую головку, выполненную в виде вихревой камеры с тангенциальным входным и центральным выходным каналами.

Недостатком прототипа и аналога является низкое качество гомогенизации жидких продуктов из-за слабого воздействия волновой энергии на обрабатываемые продукты.

В предложенном гомогенизаторе устраняются указанные недостатки аналога и прототипа.

Цель изобретения повышение эффективности технологического процесса и улучшение качества гомогенизации путем воздействия на обрабатываемую среду волновой энергией.

Цель достигается тем, что гомогенизатор для многокомпонентных жидких продуктов, включающий приемную и сливную емкости, насос с приводом и гомогенизирующую головку, выполненную в виде вихревой камеры с тангенциальным входным и центральным выходным каналами, гомогенизирующая головка снабжена направляющей лопаткой, выполненной с острой входной кромкой и установленной с кольцевым зазором от торцовой поверхности вихревой камеры, а торцовая поверхность вихревой камеры выполнена закругленной по радиусу, причем на торцовой поверхности вихревой камеры выполнены тангенциальные каналы. Вихревая камера выполнена сферической. Вихревой генератор снабжен резонансной камерой, размещенной соосно с вихревой камерой.

В предложенном гомогенизаторе в отличие от прототипа гомогенизирующая головка снабжена направляющей лопаткой, выполненной с острой входной кромкой. Это обусловлено тем, что направляющая лопатка служит для направления радиально тангенциального потока, выходящего из вихревой камеры в кавитационную зону для повторного диспергирования. Кроме того, на острие кромки возбуждаются автоколебания малой амплитуды "клинового тона". Все это повышает степень гомогенизации продукта.

Выбор формы вихревой камеры в виде сферы обусловлен высокой амплитудой генерируемых волн сферическими излучателями, работающими в режиме автоко- лебательного периодического гидравлического самозапирания выходного канала.

Цилиндрическая резонансная камера, установленная соосно вихревой камере, обусловлена необходимостью настройки генерируемых волн на резонансную частоту. Кроме того, соосное расположение резонансной камеры приводит к "безыcносной" конструкции вихревого генератора.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема гомогенизатора; на фиг. 2 общий вид гомогенизирующей головки в разрезе; на фиг. 3 схема истечения жидкости из вихревой камеры; на фиг. 4 гомогенизирующая головка с резонансной камерой.

Устройство содержит (см. фиг. 1) приемную емкость 1, насос 2 с приводом, гомогенизирующую головку 3, сливную емкость 4. Приемная емкость 1 соединена с приемным патрубком 5 насоса 2, а гомогенизирующая головка 3 установлена на нагнетательной линии 6 насоса 2 и выходом соединена через трубопровод 7 со сливной емкостью 4.

Гомогенизирующая головка 3 (см. фиг. 2) выполнена в виде вихревой камеры 8 с тангенциальными входными каналами 9. На торцовой поверхности 10 вихревой камеры 8 выполнены дополнительные тангенциальные каналы 11. Направление тангенциальных каналов 11 совпадает с направлением вращения жидкости. Гомогенизирующая головка 3 снабжена направляющей лопаткой 12. Между направляющей лопаткой 12 и торцовой поверхностью 10 выполнен кольцевой зазор 13 для прохождения жидкости.

С целью повышения амплитуды волны и степени гомогенизации вихревая камера 8 может быть выполнена в виде сферы (см. фиг. 4) и с центральным выходным каналом 14. Для технологичности изготовления сферической камеры 8 предусмотрен технологический разъем 15.

С целью улучшения гомогенизации жидкого продукта вихревая камера 8 может быть оснащена дополнительной резонансной камерой 16 (см. фиг. 5).

Гомогенизатор работает следующим образом.

Многокомпонентный жидкий продукт (далее продукт) из приемной емкости 1 через приемный патрубок 5 насосом 2 подается в гомогенизирующую головку 3 (см. фиг. 1).

Гомогенизирующая головка выполнена в виде вихревого генератора (см. фиг. 2). Продукт через нагнетательный трубопровод 6 и по тангенциально направленным каналам 9 поступает в вихревую камеру 8. В вихревой камере 8 жидкий продукт приобретает вращательное движение с большой частотой вращения (в пределах 2 ˙ 10³ 5 ˙ 10³ с^-1). При этом по оси вихревой камеры 8 генерируются высокочастотные гидроакустические волны, которые способствуют возникновению в жидкостях гидроакустической и гидродинамической кавитации, которые, в свою очередь, способствуют интенсивной гомогенизации многокомпонентных жидкостей.

Далее вращательно-волновой поток жидкого продукта из вихревой камеры 8 с большой скоростью направляется в тангенциально-радиальном направлении (фиг. 2 и 3) и часть потока поступает в кольцевой зазор 13 между направляющей лопаткой 12 и торцовой поверхностью 10 вихревой камеры. При этом в полости А (см. фиг. 2) повышается давление и жидкий продукт по тангенциальным каналам 11 поступает повторно в зону кавитации для повторной гомогенизации. Избыточное давление в полости А, необходимое для такой циркуляции, поддерживается, во-первых, за счет кинетической энергии радиально-тангенциального потока, во-вторых за счет разности скоростей жидкости на выходе из вихревой камеры 8 и в полости А.

Кроме того, улучшению гомогенизации способствуют волны, генерируемые на кромке направляющей лопатки 12. Когда радиально тангенциальный поток с большой скоростью натекает на острую кромку направляющей лопатки, на ней возбуждаются автоколебания малой амплитуды, которые генерируют волны "клинового тона", частота которых зависит от скорости истечения, плотности жидкого продукта и жесткости самой лопатки. Далее гомогенизированный жидкий продукт поступает в сливную емкость 4.

Таким образом, наличие направляющей лопатки 12 в предложенном устройстве и использование кинетической энергии радиально тангенциального потока способствует повышению качества гомогенизации и эффективности технологического процесса без дополнительных затрат энергии. Кроме того, гомогенизирующая головка имеет простую конструкцию, обладает надежностью и работоспособностью (отсутствуют подвижные детали и механические трения), технологичностью изготовления и малой энергоемкостью.

Формула изобретения

1. ГОМОГЕНИЗАТОР ДЛЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ЖИДКИХ ПРОДУКТОВ, включающий приемную и сливную емкости, насос с приводом и гомогенизирующую головку, выполненную в виде вихревой камеры с тангенциальным входным и центральным выходным каналами, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности технологического процесса и улучшения качества гомогенизации путем воздействия на обрабатываемую среду волновой энергией, гомогенизирующая головка снабжена направляющей лопаткой, выполненной с острой входной кромкой, и установленной с кольцевым зазором от торцевой поверхности вихревой камеры, выполнена закругленной по радиусу, причем на торцевой поверхности вихревой камеры выполнены тангенциальные каналы.

2. Гомогенизатор по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения амплитуды генерируемых волн, вихревая камера выполнена сферической.

3. Гомогенизатор по п.1, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества гомогенизации путем настройки генерируемых волн на резонансную частоту, вихревой генератор снабжен резонансной камерой, размещенной соосно над вихревой камерой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 15-2002

Извещение опубликовано: 27.05.2002        

---