Диспергатор

Диспергатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ДИСПЕРГАТОР, содержащий вертикальный корпус, по оси которого размещен приводной вал с профилированными радиальными лопастями и расположенными между ними неподвижными радиальными профилированными ножами, закрепленными на стенке корпуса, и переменивающее устройство, размещенное в нижней части корпуса, л ичающийся тем, что, с целью повышения степени диспергирования, перемешивающее устройство выполнено в виде диагонального насоса, включающего размещенную на приводном валу крыльчатку и кожух, входной патрубок которого сопряжен со стенкой корпуса и соединен с выходньм патрубком посредством трубопровода, I 2. Диспергатор по п. 1, отличающийсятем, что лопасти (Л крыльчатки насоса имеют суперкайитирующий профиль клиноввдной формы с острой передней кромкой.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 В 01 F 7/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

В. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 3660900/23-.26 (22) 09.11.83 (46) 07.10.85. Бюл. 9 37 (72) А.Ф.Немчин, В.А.Анистратенко, В.Д.Касиянчук, В.С.Иванов и В.И.Щепкин (71) Киевский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт пищевой промьппленности (53) 66.063(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У .593724, кл. В 01 F 7/04, 1976.

Патент США N9 3756570, кл. 259-6, 1973. (54)(57) 1. ДИСПЕРГАТОР, содержащий вертикальный корпус, по оси которого размещен приводной вал с профилированными радиальными лопастями и рас„„SU„„1183162 А положенными между ними неподвижными радиальными профилированными ножами, закрепленными на стенке корпуса, и перемешивающее устройство, размещен- ное в нижней части корпуса, о т л и.ч а ю шийся тем, что, с целью повышения степени диспергирования, перемешивающее устройство выполнено в виде диагонального насоса, включающего размещенную на приводном валу крыльчатку и кожух, входной патрубок которого сопряжен со стенкой корпуса и соединен с выходным патрубком посредством трубопровода.

2. Диспергатор по п. 1, о т л ич а ю шийся .тем, что лопасти крыльчатки насоса имеют суперкавитирующий профиль клиновидной формы с острой передней кромкой.

1183162 2

Изобретение относится к диспергированию и гомогенизации пищевых полуфабрикатов, в частности для получения однородных пульп из фруктов, ягод и винограда в пищевой промыш- 5 ленности, а также для приготовления тонкодисперсных суспензий-, эмульсий в других отраслях промышленности, например химической и нефтехимической °

Цель изобретения — повьппение сте- 10 цени диспергирования при уменьшении энергозатрат.

На фиг. 1. изображен диспергатор, продольный разрез, на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — сече- 15 ние Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — сечение В-В на фиг. 2; на фиг. 5 — сечение Г-Г на Фиг. 3; на фиг. 6-лопасть,| крыльчатки, сечение вдоль хорды проФиля . 20

Диспергатор содержит вертикальный корпус 1, состоящий из верхней цилиндрической части 2, служащей камерой макродиспергирования, с входным патрубком 3 средней части, выполненной в виде .конфузора 4, и нижней части, в которой размещено перемешивающее устройство, выполненное в виде диагонального насоса 5, включающего размещенную на приводном валу 6 30 крыльчатку 7 и кожух 8, входной патрубок 9 которого сопряжен со стенкой корпуса и соединен с выходным патрубком 10 посредством трубопровода 11, на котором установлен регулятор 12 З5, расхода. При этом лопасти 13 крыльчатки 7 имеют суперкавитирующий профиль клиновидной формы с острой передней кромкой 14. В диспергаторе использована именно крыльчатка диаго-40 нального насоса, лопасти которой имеют именно суперкавитирующий профиль для создания режимов кавитации при достаточно высоком давлении.

Достаточно высокое давление необ- 45 ходимо для того, чтобы усилить степень кавитационного диспергирования.

Поскольку кавитационные пузырьки схлопываются в зоне повьппенного давления, за лопастями 13 суперкави- 50 тирующего профиля скорость кумулятивных струек значительно вьппе, чем при меньшем давлении, и интенсивность кавитационного диспергирования тоже вьппе. 55

Кроме того, высокое давление необходимо чтобы прокачать диспергиру" емую массу через циркуляционный трубопровод 11 на рециркуляцию в случае, если необходима еще большая степень диспергирования, т.е. для регулирования степени диспергирования и для подачи диспергируемой массы на дальнейшую технологическую обработку.

Крыльчатка 7 установлена в узкой части конфузора 4 (представляющем собой входной патрубок насоса 5) для того, чтобы облегчить возникновение режимов кавитации на ее лопастях, так как в узкой части конфузора скорость смеси максимальна, а давление минимально, поэтому образование каверн происходит с минимальными затратами энергии.

Для уменьшения сопротивления (затрат энергии) и предотвращения кавитации стенок конфузора 4 он выполнен длиной, равной 1-1,5 диаметра его широкой части, т.е. цилиндрической части 2 корпуса 1, с профилем образующей по функции синуса. Такая длина и профиль конфузора обеспечивают, как показали сравнительные испытания конфузоров различной формы (Витошевского, Вуца, Цина), его минимальное сопротивление и минимальный пик разряжения в месте максимальной кривизны в узкой части, предотвращая кавитацию его стенок. Поэтому длина входного патрубка центробежного насоса

5, выполненного в виде конфузора 4, определяет наивыгоднейшее положение крыльчатки 7 на расстоянии, равном

1-1,5 диаметра цилиндрической части корпуса 1 от профилированных ножей

15, а профиль образующей конфузора, выполненный по функции синуса, предотвращает кавитацию стенок и обеспечивает его минимальное сопротивление.

В цилиндрической части 2 корпуса

1 на приводном валу 6 закреплены профилированные радиальные лопасти

16 с острыми кромками 17, а на стенке корпуса — неподвижные радиальные профилированные ножи 15 с острыми кромками 18, расположенные между радиальными лопастями 16.

Для регулирования зазоров между лопастями 16 и ножами 15 в стенке корпуса 1 установлены эксцентриковые механизмы 19, позволяющие изменять зазоры между ножами от максимального в верхней паре рабочих элементов до минимального в нижней паре.

1183162

Перед лопастями 16 и ножами 15 на входе в цилиндрическую часть 2 корпуса 1 установлены подвижные ножи 20 предварительного измельчения. 5

Ножи 20 устанавливаются в случае использования диспергатора для изМельчения крупных фракций диспергируемого продукта, например целых яблок.

Перед ножами 20 на опорах 21 верх- 1О него подшипникового узла 22 установлены с возможностью осевого перемещения для регулирования зазора нап- равляющие пластины 23. Вал 6 приводится во вращение электродвига- 15 телем 24, установленным на раме 25.

Для обеспечения различных режимов работы диспергатор снабжен патрубком

26 выхода с вентилем 27.

Диспергатор работает следующим 20 образом.

Диспергируемый продукт через входной патрубок 3 поступает в цилиндрическую часть 2 корпуса 1 диспергатора. При вращении вала 6 ножи 20 25 вместе с направляющими пластинами 23 предварительно измельчают продукт до размеров 2-8 мм, затем подвижные лопасти l6 и неподвижные ножи 15 измельчают продукт до гомогенной жидкой массы. Причем указанное измельчение является чисто механическим, основанные на многократном взаимодействии ножей с частицами продукта и кинематическом соударении частиц продукта между собой. Происходит роторно-пульсационное измельчение продукта. Однако разрушение биологических клеток продукта при этом не происходит, так как уменьше- 4 ние зазора между нижней парой рабочих элементов до размеров, меньших

0,2 мм, технически очень трудно, а в аппаратах большой производительности (размеров) практически невоз. †. 4 можно. При этом очень резко возрастают удельные затраты энергии на диспергирование.

Поэтому минимальный зазор между нижней парой остается достаточно gp большим, не менее 0,5-1 мм, а зазоры предыдущих пар соответственно больше.

Полученная жидкая гомогенная масса с размерами частиц 0,2-0,7 мм (200-700 мкм) ускоряется в конфузоре до скорости 5-10 м/с. При вращении крыльчатки 7 на ее лопастях 13 образуются кавитационные каверны по всему проходному сечению кольцевогс канала, которые замыкаются в потоке жидкой массы за лопастям 13 суперкавитирующего профиля вследствие повышения давления за счет центробежного действия лопастей. При смыкании каверн образуются поля кавитационных микропузырьков, которые схлопываются в этой же зоне. При схлопывании микропузырьков образуются кумулятивные микроструи размерами 5-25 мкм с скоростями порядка

1000 м/с. При соударении микроструй с диспергируемыми частицами возникают местные ударные давления порядка

10000 атм и частицы разрушаются..

При этом разрушаются клеточные структуры и сами оболочки клеток.

Это способствует увеличению выхода клеточного сока, например при получении яблочных или виноградных пульп из соков, а также оказывает .размалывающее, перемешивающее, растворяющее микрокинетическое воздействие на обрабатываемые вещества.

Затем диспергируемая масса под давлением 3-5 атм, создаваемым крыльчаткой, попадает в выходной патрубок 10 насоса 5 и затем (при необходимости еще большего диспергирования до размеров частиц 0 55 MKM) попадает по циркуляционнному трубопроводу 11 в широкую часть конфузора 4. Регулятор 12 расхода позволяет регулировать степень диспергирования в достаточно широких пределах от размера частиц 150-500 мкм до 0,5-5 мкм за счет увеличения либо уменьшения кратности циркулирования.

Аппарат может работать как в режи; ме непрерывного действия при открытом вентиле 27, установленном в выходном патрубке 26, с заданной при помощи регулятора 12 степенью рециркуляции (диспергирования), так и в режиме периодического действия при закрытом вентиле 27.

Кавитационное сопротивление лопастей суперкавитирующего профиля клиновидной формы с острой передней кромкой в 5-10 раз ниже, чем сопро- . тивление трапециевидных лопастей.

Кроме того, крыльчатка диагонального . насоса обладает насосным эффектом и создает на выходе из насоса давление 3-5 атм, что позволяет не только рециркулировать диспергируемую массу, но и подавать ее на дальнейшую тех1183162 нологическую обработку без дополнительных насосов.

Зона замыкания кавитационных пузырьков в предлагаемом аппарате ограничена кольцевым каналом насоса и строго ограничена вследствие повьш(ения давления за лопастями крыльчатки, что предохраняет стенки аппарата от кавитационного разрушения. Кроме того, при повышенном давлении интенсивность кавитационно-кумулятивного воздействия выше, увеличение давления с 1 до 5 атм повышает интенсив ность воздействия на 20-25%.

1183162

b-б

Г- Г

Заказ 6195/8

Подписное

Тираж 586

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Н. Федорова

Редактор Н. Тупица Техред М.Кузьма Корректор В. Гирняк