Гомогенизатор

 

Изобретение относится к гомогенизаторам и позволяет повысить качество готового продукта, а также снизить энергозатраты. Гомогенизатор содержит корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, в котором соосно установлены диски ротора и статора с отверстиями. Отверстия на дисках ротора и статора расположены по противоположно направленным спиралям Архимеда. Шаг спирали Архимеда составляет 1,1÷1,3 диаметра отверстий. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТ<жИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU„„1494

А1 ьр4 В Ol F 7/IO

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГХНТ СССР (2I) 4241215/31 -26 (22) 1! .05.87 (46) 23.07.89. Бюл. 11 27 (7l ) Сумский филиал Харьковского политехнического института им. В.И. Ленина (72) В.Ю. Шкарупа, В.Я. Стороженко, Ю.Г. Панин, В.И. Парамонов и В.Н. Лыков (53) 66.063(088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 442841, кл . В 03 D 1 /1 4, 1 972 .

Изобретение относится к аппаратам для обработки гетерогенных сред и может быть использовано в химической, строительной, горно-рудной, пищевой и других отраслях промьппленности.

Целью изобретения является повышение качества готового продукта и снижение энергозатрат.

На фиг. I изображен гомогенизатор, общий вид; на фиг. 2 — диск статора; на фиг. 3 — диск ротора.

Гомогениэатор содержит корпус .в котором в подшипниковом узле 2 установлен вал 3, на последнем укреплена система роторов, выполненных в виде дисков 4, с помощью шпонки 5.

В корпусе ) на шпонке 5 установлена система статоров, выполненных в виде дисков 6. На соосных дисках статоров и роторов выполнены несоосные отверстия 7, которые расположены по

2 (54) ГОМОГЕНИЗАТОР (57) Изобретение относится к гомогениэаторам и позволяет повысить качество готового продукта, а также снизить энергозатраты. Гомогенизатор содержит корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, в котором соосно установлены диски ротора и статора с отверстиями. Отверстия на дисках ротора и статора расположены по противоположно направленным спиралям Архимеда. 1Uar спирали Архимеда составляет 1,I — 1,3 диаметра отверстий. 2 э.п.ф-лы, 3 ил. противоположно направленным спиралям Архимеда. На валу укреплены лопатки 8, предназначенные для выгрузки обработанного материала.

Корпус 1 имеет загрузочный 9 и разгрузочный 10 патрубки. Шаг спирали

Архимеда, по которой расположены отверстия 7 в дисках статора 6 и ротора 4, составляет 1,1 --1,3 диаметра отверстия 7.

Расположение отверстий в дисках статоров и роторов по противоположно направленным спиралям позволяет повысить качество обрабатываемого материала и снизить гидравлическое сопротивление гомогенизатора. Повышение качества готового продукта до,стигается за счет того, что при таком расположении отверстий на дисках исключаются воэможность одновременного открытия всех отверстий и проскок через образовавшиеся каналы не14949

30 обработанных твердых компонентов.

Выполнение отверстий на дисках несоосными позволяет открывать их не полностью. При этом открыта примерно половина отверстия на соседних дисках. По мере вращения одного диска относительно другого, открытая часть рассматриваемого отверстия уменьшается и начинает открываться новая часть, в просвет которой устремляется обработанный материал. Таким образом, поток движущейся обрабатываемОй массы разбивается отверстиями в дисках статоров и роторов на множество небольших в диаметре каналов. Частички твердой фазы, движущиеся по тонким каналам в пастообраэном материале, имеют меньше степеней свободы, чем в сплошном потоке. Поэтому твердые компонентыв обрабатываемом продукте, движущемся тонкими потоками по открытым сечениям отверстий в дисках, находятся очень

25 близко к режущим кромкам отверстий, интенсивно измельчаются этими кромками даже при небольшой скорости движения одного диска относительно другого, исключая при этом проскок необработанных твердых частиц. Отсутствие последних в готовом продукте делает его хорошо гомогенизированным и высокого качества. Вместе с этим резко снижается гидравлическое сопротивление гомогенизатора, так как З5 отсутствует в определенные моменты закрытие всех отверстий, что наблюдается в известном устройства. В любой момент времени в предлагаемом гомогенизаторе открыта часть отверстий, через которые проходит обрабатываемый материал.

Расположение отверстий на роторах и статорах по спиралям Архимеда позволяет добиться расширения пределов 45 активного участка режущей кромки. Величина режущей кромки, участвующей в измельчении, достигает 1/3 длины окружности отверстия в диске, а в известном устройстве 1/1О. Поэтому из- 50 нос статоров и роторов, точнее их отверстий, происходит значительно медленнее режущие кромки остаются ост) рыки в течение длительного срока, что способствует интенсивному измельчению 55 твердых компонентов, не допуская при этом их проскока через зону обработки и исключая содержание их в гото56 4 вом продукте. Готовый продукт, таким образом, не содержит твердых час. тиц, что повышает его качество.

Кроме того, расположение отверстий в дисках пОзволяет хорошо перемещать обрабатываемый материал в радиальном направлении, что также повышает качество готового продукта, так как хорошо гомогенизированный материал не только не содержит твердых включений, но и имеет одинаковый состав по всему объему, т.е. является хорошо перемешанным.

Выполнение шага спирали Архимеда не более 1,3 диаметра отверстий позволяет получить максимальное количество отверстий на статорах и роторах готового продукта и снизить гидравлическое сопротивление гомогенизатора ° Получение на дисках максимального количества отверстий позволяет получить максимальное количество режущих кромок и разбить поток движущегося материала на большее количество каналов уменьшенного сечения, что позволяет интенсифицировать процесс диспергирования твердых частиц, исключая их содержание в готовом продукте, и повысить его качество. Снижение гидравлического сопротивления наблюдается за счет увеличения площади свободных сечений отверстий, которая возраста т при увеличении количества последних.

Выполнение шага спирали, по которой расположены отверстия на дисках, менее 1,1 диаметра отверстий не позволяет получить перфорированный диск необходимой прочности, так как толщина перемычки конструкционного материала между отверстиями очень тонкая. Кроме того, в процессе работы наблюдается некоторый износ режущих кромок отверстий. Если в результате износа отдельные перемычки разрушаются, то в целом на диске увеличивается свободное сечение (отверстия как бы сольются) при одновременном уменьшении количества режущих кромок, что влечет за собой снижение интенсивности процесса гомогенизации и отрицательно сказывается на качестве готового продукта.

Таким образом, шаг спирали Архимеда, по которой расположены отверстия на дисках, должен быть более

1,1 диаметра отверстий. Прч этом шаг (1494956 спирали не должен превышать 1,3 диаметра отверстий, так как при этом наблюдается нерациональное исполь зование поверхностей дисков. На них и в этом случае выполняется меньшее количество отверстий, что снижает количество режущих кромок, в результате чего снижается интенсивность гомогенизации и ухудшается качество готово-.1р го продукта. Кроме того, в случае малого количества отверстий на дисках аппарат обладает большим гидравлическим сопротивлением, что ведет к дополнительным затратам энергии на пере15 мешивание обрабатываемого материала по рабочему объему гомогенизатора.

Гомогенизатор работает следующим образом.

Исходный пастообразный материал„ 2О содержащий твердые компонеты, под давлением по патрубку 9, установленному в корпусе 1, подается в рабочий объем гомогенизатора. Отверстиями 7, выполненными в дисках статоров 6 и ро- 25 торов 4, сплошной поток гомогенизируемого материала разбивается на множество каналов, размеры которых определяются величиной просвета, образованного несоосными отверстиями 7. 3О

При вращении вала 3 с дисками 4 ротора, укрепленного в корпусе 1 в подшипниковом узле 2, происходит интенсивное измельчение находящихся в пастообразном материале твердых компонентов и перемешивание его. Измельчение производится острыми режущими кромками отверстий 7 дисков ротора

4 и статора 6. При этом наблюдается

1 постоянное изменение направления дви- 4р жения пастообразного обрабатываемого материала, который движется по каналам, образующимся несоосными отверстиями 7, в результате чего обрабатываемый материал интенсивно перемешивается; Проворачивание дисков статора 6 в процессе работы гомогенизатора исключается с помощью шпонки 5, установленной в корпусе 1 . Хорошо гомогенизированный продукт, не содержащий твердых включений и одинакового состава по всему объему, с помощью лопаток 8, укрепленных на валу 3, выгружается из аппарата через патрубок 1О.

Наряду с высоким качеством готового продукта аппарат обеспечивает небольшое гидравлическое сопротивление в процессе его эксплуатации, поскольку отверстия 7 в дисках статоров 6 и роторов 4 расположены по противоположно направленным спиралям Архимеда, исключая при этом моменты полного закрытия отверстий. Кроме того, и расположение отверстий" 7 по противоположно направленным спиралям Архимеда способствует более полному и интенсивному перемешиванию обрабатываемого материала, что повышает его качество.

Формула изобретения

1. Гомогенизатор, содержащий корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, в котором соосно установлены диски ротора и статора с отверстиями, отличающийся тем, что, с целью повышения качества готового продукта и снижения энергозатрат, отверстия на дисках ротора и статора расположены по противоположно направленным спиралям.

2. Гомогениэатор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что отверстия расположены по спирали Архимеда.

3. Гомогенизатор по пп.l и 2, о тл и ч а ю шийся тем, что шаг спирали Архимеда составляет 1,1 .-1,3 диаметра отверстий.

1494956

Составитель h. Федорова

Редактор И. Горная Техред А.Кравчук Корректор И. Муска

- 1«

Заказ 4) 47/4

Тираж 547

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, чл . 1!г ктнн.я, 4

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям рн i V)11 (;С(.P

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