Роторно-пульсационный аппарат

 

Изобретение относится к устройствам для диспергирования, гомогенизации и перемещения гомогенных смесей и может быть использовано при производстве молочных продуктов, соусов, кетчупов, спирта, кремов, красок, клеев, водно-мазутного топлива, строительных материалов и т.д. Данный роторно-пульсационный аппарат совмещает функции диспергатора, гомогенизатора и насоса. Роторно-пульсационный аппарат содержит привод и установленные в корпусе ротор и статор, на рабочих поверхностях которых выполнены зубчатые элементы, представляющие собой концентрично расположенные по окружности ряды, состоящие из выступов и впадин. Согласно изобретению аппарат содержит входные лопатки насоса, жестко прикрепленные к рабочей поверхности ротора, выходные лопатки насоса, являющиеся выступами последнего ряда зубчатого элемента ротора и кольцевых канавок, выполненные между рядами зубчатых элементов статора и ротора, при этом количество выходных лопаток насоса больше количества входных лопаток насоса. Входные лопатки насоса выполнены по длине одинаковой или различной высоты и толщины, а выступы и впадины каждого предыдущего ряда зубчатых элементов ротора и статора смещены по окружности относительно предыдущего ряда, при этом количество выступов в рядах зубчатых элементов увеличивается от центра к периферии, количество впадин и центральные углы впадин зубчатых элементов ротора и статора имеют разную величину. Технический результат - повышение надежности в работе, удобства в эксплуатации и обслуживании, улучшение эргономических показателей при одновременном получении высококачественного продукта. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к устройствам для диспергирования, гомогенизации и перемещения гомогенных смесей и может быть использовано при производстве молочных продуктов, соусов, кетчупов, спирта, кремов, красок, клеев, водо-мазутного топлива, строительных материалов и т.п.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности признаков является роторно-пульсационный аппарат, содержащий привод и установленные в корпусе ротор и статор, на рабочих поверхностях которых выполнены зубчатые элементы, представляющие собой концентрично расположенные по окружности ряды, состоящие из выступов и впадин (см. патент РФ N 2124935, МПК 7 В 01 F 5/06, В 01 F 7/10,1999).

Этот роторно-пульсационный аппарат не обеспечивает подачу готовой продукции потребителю и требует наличия дополнительно насоса.

Задачей изобретения является совмещение в одном аппарате функций диспергатора, гомогенизатора и насоса.

Техническими результатами при использовании изобретения являются: совмещение нескольких функций в одном аппарате, повышение надежности работы, удобства при эксплуатации и обслуживании аппарата, улучшение эргономических показателей при одновременном получении высококачественного продукта.

Указанные технические результаты достигаются тем, что роторно-пульсационный аппарат, содержащий привод и установленные в корпусе ротор и статор, на рабочих поверхностях которых выполнены зубчатые элементы, представляющие собой концентрично расположенные по окружности ряды, состоящие из выступов и впадин, снабжен входными лопатками насоса, жестко прикрепленными к рабочей поверхности ротора, выходными лопатками насоса, являющимися выступами последнего ряда зубчатого элемента ротора, толщина которых больше толщины выступов предыдущих рядов зубчатого элементов ротора, и имеет кольцевые канавки, выполненные между рядами зубчатых элементов ротора и статора, в которых размещены соответственно выступы зубчатых элементов статора и ротора, при этом количество выходных лопаток насоса больше количества входных лопаток насоса.

Кроме того, входные лопатки насоса выполнены по длине одинаковой или различной высоты и толщины; выступы и впадины каждого предыдущего ряда зубчатых элементов ротора и статора смещены по окружности относительно предыдущего ряда, причем количество выступов в рядах зубчатых элементов увеличивается от центра к периферии; количество впадин и центральные углы впадин зубчатых элементов ротора и статора имеют разную величину.

На фиг. 1 изображен роторно-пульсационный аппарат, общий вид: на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, входные лопатки насоса прикреплены с зазором; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1, входные лопатки насоса прикреплены без зазора; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Роторно-пульсационный аппарат состоит из привода 1 и рабочих органов, выполненных в виде ротора 2 и статора 3, расположенных в корпусе 4.

Корпус 4 представляет собой цилиндрическую или спиральную полости и имеет выпускной патрубок 5 и крышку 6 с впускным патрубком 7.

Ротор 2 выполнен в виде диска, на рабочей поверхности которого имеются входные лопатки 8 насоса, выходные лопатки 9 насоса и зубчатый элемент 10, расположенный рядами по концентрическим окружностям и состоящий из выступов и впадин, ступица 11, закрепленная на валу 12 привода 1.

Входные лопатки 8 насоса жестко прикреплены к рабочей поверхности диска и расположены между ступицей 11 и внутренним рядом зубчатого элемента 10 в камере 13 предварительного смешения продукта, причем входные лопатки 8 насоса прикреплены к ступице 11 и выступу зубчатого элемента 10 или с зазором, или без зазора и расположены радиально или по касательной к ступице 11.

При радиальном расположении входных лопаток 8 насоса, лопатки 8 присоединены к выступу зубчатого элемента 10 таким образом, чтобы избежать в полости камеры 13 предварительного смешения "застойных" зон.

Входные лопатки 8 насоса выполнены по длине одинаковой или различной высоты и толщины.

Выходные лопатки 9 насоса являются выступами последнего ряда зубчатого элемента 10 ротора 2, при этом толщина выступов последнего ряда больше толщины выступов предыдущих рядов зубчатого элемента 10.

Количество выходных лопаток 9 насоса больше количества входных лопаток 8 насоса.

Входные лопатки 8 насоса предназначены для подачи компонентов исходного продукта на зубчатые элементы 10, 14 ротора 2 и статора 3.

Выходные лопатки 9 насоса необходимы для перемещения переработанного продукта от зубчатых элементов 10,14 ротора 2 и статора 3 к выпускному патрубку 5, причем чем больше толщина выходной лопатки 9 насоса, тем больше напор (т.е. больше кинетическая энергия).

Зубчатые элементы ротора 2 расположены по окружности в 2-8 рядов, причем выступы и впадины каждого последующего ряда смещены по окружности относительно предыдущего ряда для исключения транзитного перемещения непереработанного продукта, а количество выступов в рядах зубчатого элемента 10 увеличивается от центра к периферии, что позволяет получить высокие степени диспергирования и гомогенизации.

Статор 3 выполнен в виде диска, на рабочей поверхности которого выполнены зубчатые элементы 14, расположенные рядами по концентрическим окружностям и состоящие из выступов и впадин, при этом каждый ряд зубчатого элемента 14 статора 3 охватывается рядом зубчатого элемента 10.

Зубчатый элемент 14 имеет 2-7 рядов, причем выступы и впадины каждого последующего ряда смещены по окружности относительно предыдущего ряда для исключения транзитного перемещения непереработанного продукта, а количество выступов в рядах зубчатого элемента 14 увеличивается от центра к периферии, что позволяет получить высокие степени диспергирования и гомогенизации.

Центральные углы α и β впадин соответственно зубчатого элемента 10 ротора 2 и зубчатого элемента 14 статора 3 имеют разную величину для получения внезапного сужения и расширения тракта движения перерабатываемого продукта, в результате чего повышается или понижается давление, что приводит к возникновению кавитационных и акустических явлений и позволяет лучше разбить и перемешать компоненты исходного продукта.

Количество впадин рядов зубчатого элемента 14 статора 3 не равно количеству впадин рядов зубчатого элемента 10 ротора 2, что позволяет снизить уровень шума при работе роторно-пульсационного аппарата.

Между рядами зубчатых элементов 10, 14 в роторе 2 и статоре 3 выполнены кольцевые канавки 15, в которых размещены выступы зубчатых элементов 10,14.

Наличие канавок 15 в роторе 2 и статоре 3 позволяет обеспечить перекрытие впадин зубчатых элементов 10,14 и тем самым исключить транзитное перемещение перерабатываемого продукта от центра к периферии.

Статор 3 может быть выполнен зацело с крышкой 6 корпуса 4 или быть самостоятельным элементом.

В полостях камеры 13 предварительного смешения выполнены разгрузочные отверстия 16 для уменьшения осевых сил при работе.

Роторно-пульсационный аппарат работает следующим образом.

Компоненты исходного продукта подают на входные лопатки 8 насоса, которые за счет центробежных и поступательных сил направляют компоненты на зубчатые элементя 10, 14 ротора 2 и статора 3 и проталкивают их через впадины зубчатых элементов к выходным лопаткам 9 насоса. При вращении ротора 2, т.е. при частом перекрытии выступами впадин зубчатых элементов 10,14 подаваемые компоненты исходного продукта подвергаются воздействию кавитационных, механических, звуковых, ультразвуковых, пульсационных явлений и возникающее при этом турбулентное движение обеспечивает получение диспергированной и гомогенизированной массы.

Выходные лопатки 9 насоса сообщают переработанному продукту кинетическую энергию и удаляет его через выпускной патрубок

Формула изобретения

1. Роторно-пульсационный аппарат, содержащий привод и установленные в корпусе ротор и статор, на рабочих поверхностях которых выполнены зубчатые элементы, представляющие собой концентрично расположенные по окружности ряды, состоящие из выступов и впадин, отличающийся тем, что он снабжен входными лопатками насоса, жестко прикрепленными к рабочей поверхности ротора, и выходными лопатками насоса, являющимися выступами последнего ряда зубчатого элемента ротора, толщина которых больше толщины выступов предыдущих рядов зубчатого элемента ротора, и имеет кольцевые канавки, выполненные между рядами зубчатых элементов ротора и статора, в которых размещены соответственно выступы зубчатых элементов статора и ротора, при этом количество выходных лопаток насоса больше количества входных лопаток насоса.

2. Роторно-пульсационный аппарат по п.1, отличающийся тем, что входные лопатки насоса выполнены по длине одинаковой или различной высоты и толщины.

3. Роторно-пульсационный аппарат по п.1, отличающийся тем, что выступы и впадины каждого предыдущего ряда зубчатых элементов ротора и статора смещены по окружности относительно предыдущего ряда, причем количество выступов в рядах зубчатых элементов увеличивается от центра к периферии.

4. Роторно-пульсационный аппарат по п.1, отличающийся тем, что количество впадин и центральные углы впадин зубчатых элементов ротора и статора имеют разную величину.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4