Многосекционный роторно-пульсационный аппарат

Изобретение предназначено для интенсификации процессов гомогенизации, эмульгирования, диспергирования гетерогенных систем и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, химической и других отраслях промышленности. Аппарат содержит корпус с установленными в нем ротором и статором с рабочими элементами в виде зубьев. Корпус аппарата разделен на две секции перегородками, в которых имеются отверстия различного диаметра. Одна из перегородок насаживается на вал к основанию ротора и крепится к нему шпонкой, а вторая расположена в средней части корпуса, причем нижней стороной опирается на втулку, надетую на вал, а верхней стороной закреплена гайкой. Изобретение позволяет повысить эффективность процессов в аппарате и улучшить качество получаемой смеси. 1 ил.

 

Изобретение предназначено для интенсификации процессов гомогенизации, эмульгирования, диспергирования гетерогенных систем и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, химической и других отраслях промышленности.

Известен роторно-пульсационный аппарат [1], состоящий из коаксиально расположенных ротора и статора, выполненных в виде тел вращения с прорезями. На поверхностях рабочих элементов, образующих прорези, нанесены рифления. В таком устройстве возникают значительные механические усилия, способствующие протеканию технологических процессов. При обработке среды возникают пульсации потока, кавитационные явления и возрастает турбулентность. Однако в ряде случаев эффективность таких устройств оказывается недостаточной. Недостатком данного аппарата также является отсутствие возможности регулирования зазора.

Известен роторно-пульсационный аппарат [2], содержащий входные и выходной патрубки, корпус с установленным в нем ротором, в ступице которого выполнены отверстия, и статором с рабочими элементами в виде зубьев, кроме того, статор снабжен лопастями. В зубьях статора выполнены вертикальные каналы, выходящие в среднюю часть зуба и обращенные к ротору. Так как вращение ротора происходит с постоянной скоростью и каналы выходят в центр зоны действия пульсационных сил и больших градиентов скорости, размер частиц всегда одинаковый и они равномерно распределены по всему объему активной зоны. Этим обеспечивается однородность дробления и минимальный размер частиц диспергируемого компонента. Недостатком данного устройства является недостаточное время пребывания частиц в активной зоне роторно-пульсационного аппарата.

Целью изобретения является повышение эффективности процессов в аппарате и улучшение качества получаемой смеси. Поставленная цель достигается за счет того, что корпус аппарата разделен на две секции перегородками, в которых имеются отверстия различного диаметра.

На чертеже показана конструкция многосекционного роторно-пульсационного аппарата. Он состоит из корпуса 1, в котором имеются две разделительные перегородки, установленные на валу 2, одна из которых насаживается на вал к основанию ротора 3 и крепится к нему шпонкой, а другая расположена в средней части корпуса, причем нижней стороной опирается на втулку, надетую на вал, а верхней стороной закреплена гайкой. Объем секций можно варьировать количеством втулок. Статор с прорезями 4 жестко закреплен на крышке 5. В состав аппарата входят набор регулировочных шайб 6, при помощи которых устанавливается необходимый зазор между перегородками 7, 8, патрубок 9 для ввода и патрубок 10 для вывода компонентов. В рубашку 11 через входной патрубок 12 подается хладоноситель для поддержания заданной температуры и выводится через выходной патрубок 13. В аппарате имеется рабочая полость 14, которая расположена между стенкой и зубьями, нижняя часть рабочей области 15 и внешняя полость аппарата 16.

Аппарат работает следующим образом. Обрабатываемая жидкая среда через входной патрубок 9 поступает в центральную часть устройства, где за счет центробежных сил, создаваемых вращающимся ротором, проходит в зазор между ротором 3 и статором 4. Проходя последовательно через радиальный зазор между ротором и статором, жидкая среда подвергается механическому воздействию со стороны элементов конструкции аппарата: за счет удара частиц об образованные прорезями зубья ротора и статора, разделительных перегородок 7, 8, установленных на валу, а также сдвиговых напряжений, возникающих в зазоре. Эти воздействия приводят к гомогенизации, растворению, измельчению, диспергированию в жидких многокомпонентных системах. В процессе вращения ротора происходит периодическое перекрывание прорезей, вследствие чего возникает гидравлический удар и генерирование низкочастотных колебаний. Таким образом, на обрабатываемую среду происходит наложение упругих колебаний.

Перегородки, установленные в корпусе, предназначены для направленной организации материальных потоков движущихся жидкостей. Жидкость, попадая в аппарат через патрубок 9, разделяется на два потока: первый поток, проходя через зубья, попадает в рабочую полость между стенкой и зубьями 14, а второй поток проходит через отверстия в перегородке 7 и попадает в нижнюю часть рабочей области аппарата 15. Жидкость из полости разделяется на два потока, один из которых выходит через патрубок 10, а второй попадает за счет насосного эффекта в нижнюю полость аппарата 15. Затем жидкость через зубья выходит во внешнюю полость аппарата 16 через зубья.

Экспериментальные исследования показали, что при данной конструкции аппарат имеет две последовательно соединенные емкости. Следовательно, в предлагаемой конструкции многосекционного роторно-пульсационного аппарата за счет установленных в корпусе разделительных перегородок с различным диаметром отверстий увеличивается время пребывания частиц в аппарате, что позволяет интенсифицировать протекание технологических процессов и повысить качество получаемой смеси.

Источники литературы.

1. Балабудкин М.А., Борисов Г.Н., Маркова Л.М. Роторно-пульсационный аппарат.: А.с. СССР №488604, В 01 F 7/28, 1975.

2. Пат. 2190462 РФ, МКИ 7 В 01 F 7/28. Роторно-пульсационный аппарат /Иванец В.Н., Иванец Г.Е., Афанасьева М.М., Сафонова Е.А., Артемасов В.В.// Опубл. 10.10.2002. - Бюл. №28.

Роторно-пульсационный аппарат, содержащий входные и выходной патрубки, корпус с установленными в нем ротором, в ступице которого выполнены отверстия, и статором с рабочими элементами в виде зубьев, отличающийся тем, что корпус аппарата разделен на две секции перегородками, в которых имеются отверстия различного диаметра, причем одна из перегородок насаживается на вал к основанию ротора и крепится к нему шпонкой, а вторая расположена в средней части корпуса и нижней стороной опирается на втулку, надетую на вал, а верхней стороной закреплена гайкой.