Гомогенизирующая головка

 

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству мелкодисперсных продуктов - молока, сметаны, соков и т. д. Цель изобретения - повышение качества гомогенизации. Головка содержит седло и клапан на рабочей поверхности которых выполнены кольцевые проточки и выступы, образующие щель, которая содержит разгрузочную камеру, направление движения потока продукта в которой противоположно направлению движения потока при его втекании в щель. Камера может иметь поперечные размеры, превышающие размеры щели, а также включать в себя камеру закручивания или консольную острую кромку. Поток продукта под давлением подается к щели, расположенной между рабочими поверхностями седла и клапана. В щели происходит гомогенизация потока продукта. Разгрузочная камера обеспечивает демпфирование возникающих динамических возмущений давления, а ее выполнение с большими поперечными размерами, чем у щели, повышает эффективность демпфирования. Камера закручивания обеспечивает дополнительное дробление потока продукта в градиентном поле центробежных сил закрученной жидкости. Острая кромка улучшает качество гомогенизации за счет использования эффекта диспергирования, реализованного в конструкциях ультразвуковых эмульсоров. 2 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству мелкодисперсных продуктов молока, сметаны, соков и т.д.

Цель изобретения состоит в повышении качества гомогенизации.

Известна гомогенизирующая головка, содержащая клапан с седлом и кольцевыми проточками на них, образующими лабиринтную щель [1] Эта головка обладает недостаточным качеством диспергирования, вследствие недостаточно развитой поверхности щели.

Известна гомогенизирующая головка, содержащая ступенчатые седло и клапан, ступени которого образованы цилиндром и установленными вокруг него кольцами, причем образующаяся между седлом и клапаном щель обеспечивает возможность расширения, сужения и поворота потока продукта [2] Эта головка также обладает недостаточным качеством диспергирования продукта, вследствие сложности регулирования и поддержания в процессе работы определенного размера щели и невозможности демпфирования динамических нагрузок.

Цель достигается тем, что в гомогенизирующей головке, содержащей седло и клапан с расположенной между ними щелью, образованной кольцевыми концентрическими проточками и выступами седла и клапана, выполненными с возможностью входа выступов в проточки и возможностью обеспечения расширения, сужения и поворота потока продукта, щель снабжена разгрузочной камерой, обеспечивающей изменение направления движения потока продукта на противоположное, в проекции на ось седла и клапана.

Разгрузочная камера гомогенизирующей головки может быть снабжена камерой закручивания.

Расширяющаяся часть щели гомогенизирующей головки может быть снабжена острой кромкой, расположенной консольно на стенке участка щели, обеспечивающего расширение потока продукта, таким образом, что вектор потока продукта из участка щели, обеспечивающего сужение потока продукта, направлен на острие кромки.

На фиг. 1 представлен разрез общего вида седла и клапана предложенной гомогенизирующей головки; на фиг. 2 сечение участка щели (вариант выполнения разгрузочной камеры); на фиг. 3 то же, выполнение разгрузочной камеры с камерой закручивания; на фиг. 4 то же, вариант выполнения разгрузочной камеры с камерой закручивания; на фиг. 5 то же, выполнение разгрузочной камеры с консольной кольцевой острой кромкой.

Гомогенизирующая головка содержит соосные седло 1 и клапан 2, на рабочей поверхности которых выполнены кольцевые проточки и выступы. Между рабочими поверхностями седла 1 и клапана 2 выполнена лабиринтная щель 3, содержащая разгрузочную камеру 4, направление движения потока продукта в которой противоположно направлению движения потока продукта при его втекании в щель 3 в проекции на ось седла 1 и клапана 2. Разгрузочная камера 4 может иметь поперечные размеры как совпадающие с размерами щели 3 (фиг. 1), так и превосходящие их (фиг. 2). Щель 3 может быть снабжена камерой 5 закручивания, обеспечивающей закрутку потока продукта как вокруг линии, образующей окружность с центром на оси седла 1 и клапана 2, (фиг. 3), так и вокруг этой оси (фиг. 4). В последнем случае в разгрузочную камеру 4 может быть, например, помещен шнек 6 (фиг. 4). На стенке участка щели 3, обеспечивающего расширение потока продукта, может быть выполнена консольная острая кромка 7, расположенная таким образом, что вектор потока продукта из участка щели 3, обеспечивающего сужение потока продукта, направлен на острие кромки 7.

Гомогенизирующая головка работает следующим образом.

Поток продукта, например сливок, под давлением подается в проточки клапана 2, параллельные его оси, и подводится к щели 3, расположенной между рабочими поверхностями седла 1 и клапана 2. Величина щели 3 регулируется заранее из условия оптимальной гомогенизации продукта. При протекании на большой скорости по щели 3 поток продукта гомогенизируется, т.е. происходит измельчение грубых взвесей и крупных частиц продукта, например жировых шариков. Эффективности гомогенизации продукта способствует наличие в щели 3 огибаемых препятствий и поворотов, обеспечивающих наталкивание потока на стенки щели 3. При движении потока продукта по щели 3 последний попадает в разгрузочную камеру 4, в которой направление его движения изменяется на противоположное, в проекции на ось седла 1 и клапана 2. Такая организация гомогенизации позволяет сделать гомогенизирующую головку устойчивой к динамическим нагрузкам. Так, в случае возникновения возмущения давления в какой-либо точке щели 3, в этом месте появляется усилие, направленное на увеличение поперечного размера щели 3, что может привести к тому, что эффективность гомогенизации в данном участке щели 3 снизится, а также вследствие перекоса осей может происходить ускоренный износ рабочих поверхностей седла 1 и клапана 2. В предложенной головке появившееся усилие будет компенсировано в разгрузочной камере 4 усилием, равным по величине, противоположным по направлению и располагающимся с той же стороны от оси седла 1 и клапана 2. Выполнение разгрузочной камеры 4 с поперечными размерами, превышающими размеры основного участка щели 3, позволяет более эффективно демпфировать возникающие динамические нагрузки. Выполнение щели 3 с камерой 5 закручивания позволяет обеспечить дополнительное дробление продукта в градиентном поле центробежных сил закрученной жидкости. Расположение консольной острой кромки 7 на стенке участка щели 3, обеспечивающего расширение потока продукта, с направлением вектора потока на острую кромку 7, позволяет улучшить распыливание (либо снизить потребный перепад давления) за счет использования эффекта диспергирования, реализованного в конструкциях ультразвуковых эмульсоров.

Предложенное техническое решение позволяет повысить качество гомогенизации продукта при одновременном обеспечении устойчивости конструкции к динамическим нагрузкам и продлении срока службы рабочих поверхностей головки.

Формула изобретения

1. ГОМОГЕНИЗИРУЮЩАЯ ГОЛОВКА, содержащая седло и клапан с расположенной между ними щелью, образованной концентрическими кольцевыми проточками и выступами седла и клапана, выполненными с возможностью входа выступов в проточки и возможностью обеспечения расширения, сужения и поворота потока продукта, отличающаяся тем, что щель снабжена разгрузочной камерой, обеспечивающей изменение направления движения потока продукта на противоположное в проекции на ось седла и клапана.

2. Головка по п.1, отличающаяся тем, что разгрузочная камера снабжена камерой закручивания.

3. Головка по п. 1, отличающаяся тем, что часть щели снабжена острой кромкой, расположенной консольно на стенке участка щели, обеспечивающего расширение потока продукта, так, что вектор потока продукта из участка щели, обеспечивающего сужение потока продукта, направлен на острие кромки.

РИСУНКИ

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