Роторно-пульсационный аппарат с направляющими лопастями
Владельцы патента RU 2309791:
Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (RU)
Изобретение относят к устройствам, реализующим метод многофакторного энергетического воздействия на химико-технологические процессы, а также способствующим интенсификации процессов гомогенизации и диспергирования гетерогенных систем, и может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности. Аппарат содержит корпус с установленным в нем ротором, на основании которого выполнены отверстия. В корпусе аппарата на внешней стороне ротора установлены лопасти полусферической формы, которые расположены около отверстий основания ротора. Изобретение обеспечивает повышение эффективности процессов диспергирования и гомогенизации в аппарате за счет направленной циркуляции потоков жидкости и улучшение качества получаемой смеси. 2 ил.
Изобретение относят к устройствам, реализующим метод многофакторного энергетического воздействия на химико-технологические процессы, а также способствующим интенсификации процессов гомогенизации и диспергирования гетерогенных систем, и может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности.
Известен многосекционный роторно-пульсационный аппарат [1], корпус которого разделен на две секции перегородками, в которых имеются отверстия различного диаметра. Перегородки, установленные в аппарате, предназначены для направленной организации материальных потоков движущихся жидкостей. В таком устройстве увеличивается время пребывания частиц в аппарате, что позволяет повысить эффективность процессов. Однако в результате экспериментальных исследований было выявлено, что при увеличении частоты вращения ротора не происходит циркуляции потока жидкости в отверстиях, расположенных на основании ротора. Это является существенным недостатком данного аппарата.
Известен роторно-пульсационный аппарат [2], состоящий из корпуса с установленным в нем ротором и статором, которые выполнены в виде коаксиальных конусов с прорезями. В зубьях статора имеются каналы, выходящие в центральной части зуба в сторону ротора. На основании ротора имеются отверстия для создания рециркулирующих потоков. 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.
Задачей является повышение эффективности процессов диспергирования и гомогенизации в аппарате за счет направленной циркуляции потоков жидкости и улучшение качества получаемой смеси. Поставленная задача достигается благодаря тому, что в корпусе аппарата на внешней стороне ротора установлены лопасти полусферической формы, которые расположены около отверстий основания ротора.
На фиг.1 показана конструкция роторно-пульсационного аппарата с направляющими лопастями. Он состоит из корпуса 1, в котором имеются четыре лопасти полусферической формы 2, установленные у отверстий ротора 3. Статор с прорезями 4 жестко закреплен на крышке 5. В состав аппарата входят набор регулировочных шайб 6, расположенных на валу 7. Имеются патрубки 8 и 9 для ввода и вывода компонентов. В рубашку 10, через входной патрубок 11 подается хладоноситель для поддержания заданной температуры и выводится через выходной патрубок 12. В аппарате имеется рабочая полость 13, которая расположена между стенкой и зубьями, нижняя часть рабочей области 14 и внешняя полость аппарата 15. На фиг.2 изображен вид сверху ротора 3, насаженного на вал 7. У отверстий основания ротора 3 установлены лопасти полусферической формы 2.
Аппарат работает следующим образом. Обрабатываемая жидкая среда через входной патрубок 8 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, лопастей полусферической формы 2, установленных у отверстий основания ротора, 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.
Лопасти, установленные у отверстий основания ротора, предназначены для направленной организации материальных потоков движущихся жидкостей. Жидкость, попадая в аппарат через патрубок 8 разделяется на два потока: первый поток за счет центробежной силы движется к стенке корпуса аппарата и циркулирует между зубьями ротора и статора. Второй поток, захватываемый лопастями полусферической формы, попадает в отверстия, расположенные на основании ротора, затем выходит во внешнюю полость аппарата 15. Жидкость из полости разделяется на два потока, один из которых выходит через патрубок 9, а второй, за счет насосного эффекта, поступает в рабочую область аппарата 13.
Экспериментальные исследования показали, что при данной конструкции аппарата при увеличении частоты вращения ротора за счет установленных на внешней стороне ротора лопастей полусферической формы происходит интенсивная циркуляция потока жидкости через отверстия, расположенные на его основании, что не наблюдалось в предыдущих конструкциях роторно-пульсационных аппаратов.
Таким образом, в предлагаемой конструкции роторно-пульсационного аппарата увеличивается время пребывания частиц в аппарате, что позволяет интенсифицировать протекание технологических процессов и повысить качество получаемой смеси.
Источники информации
1. Пат. 2257257 РФ, МПК 7 В01F 7/00, 7/28. Многосекционный роторно-пульсационный аппарат / Иванец Г.Е., Грунич С.В., Светкина Е.А., Артемасов С.В, Аверкин С.В. // Опубл. 27.07.2005. - Бюл. №21.
2. Пат. 2190462 РФ, МКИ 7 В01F 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 с направляющими лопастями, содержащий входные и выходной патрубки, корпус с установленными в нем ротором, на основании которого выполнены отверстия, и статором с рабочими элементами в виде зубьев, отличающийся тем, что в корпусе аппарата на внешней стороне ротора установлены лопасти полусферической формы, которые расположены около отверстий основания ротора.
