RU2257257C1

RU2257257C1 - Multi-section rotary pulsation apparatus

Info

Publication number: RU2257257C1
Application number: RU2004107590/15A
Authority: RU
Inventors: Г.Е. Иванец (RU); Г.Е. Иванец; С.В. Грунич (RU); С.В. Грунич; Е.А. Светкина (RU); Е.А. Светкина; В.В. Артемасов (RU); В.В. Артемасов; С.В. Аверкин (RU); С.В. Аверкин
Original assignee: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
Priority date: 2004-03-15
Filing date: 2004-03-15
Publication date: 2005-07-27

Abstract

FIELD: intensification of homogenization, emulsifying and dispersion processes of heterogeneous systems; food-processing, pharmaceutical, chemical and other industries.

SUBSTANCE: proposed apparatus has housing with rotor and stator mounted inside it; working members are made in form of teeth. Housing of apparatus is divided into two sections by means of partitions provided with holes of different diameters. One partition is fitted on shaft to rotor base and is secured by means of key; second partition is located in center part of housing; its lower side is supported by bush fitted on shaft; at the top it is secured by means of nut.

EFFECT: enhanced efficiency; improved quality of mixture.

1 dwg

Description

Изобретение предназначено для интенсификации процессов гомогенизации, эмульгирования, диспергирования гетерогенных систем и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, химической и других отраслях промышленности.The invention is intended to intensify the processes of homogenization, emulsification, dispersion of heterogeneous systems and can be used in food, pharmaceutical, chemical and other industries.

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.Known rotor-pulsation apparatus [1], consisting of a coaxially located rotor and stator, made in the form of bodies of revolution with slots. On the surfaces of the working elements forming the slits, corrugations are applied. In such a device there are significant mechanical forces that contribute to the flow of technological processes. When processing the medium, flow pulsations, cavitation phenomena occur and turbulence increases. However, in some cases, the effectiveness of such devices is insufficient. The disadvantage of this apparatus is the lack of the ability to regulate the gap.

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.Known rotor-pulsation apparatus [2], containing inlet and outlet nozzles, a housing with a rotor installed in it, in the hub of which holes are made, and a stator with working elements in the form of teeth, in addition, the stator is equipped with blades. The stator teeth have vertical channels extending into the middle part of the tooth and facing the rotor. Since the rotor rotates at a constant speed and the channels go to the center of the zone of action of the pulsating forces and large velocity gradients, the particle size is always the same and they are uniformly distributed throughout the volume of the active zone. This ensures uniformity of crushing and a minimum particle size of the dispersible component. The disadvantage of this device is the insufficient residence time of the particles in the active zone of the rotary pulsation apparatus.

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.The aim of the invention is to increase the efficiency of processes in the apparatus and improve the quality of the resulting mixture. This goal is achieved due to the fact that the casing is divided into two sections by partitions, in which there are holes of different diameters.

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.The drawing shows the design of a multi-section rotary pulsation apparatus. It consists of a housing 1, in which there are two dividing walls mounted on the shaft 2, one of which is mounted on the shaft to the base of the rotor 3 and is attached to it with a key, and the other is located in the middle of the housing, with the lower side resting on a sleeve worn on the shaft, and the upper side is fixed with a nut. The volume of sections can be varied by the number of bushings. The stator with slots 4 is rigidly fixed to the cover 5. The apparatus includes a set of adjusting washers 6, with which the necessary clearance is established between the partitions 7, 8, the pipe 9 for input and the pipe 10 for output components. A coolant is supplied to the jacket 11 through the inlet pipe 12 to maintain a predetermined temperature and is discharged through the outlet pipe 13. The apparatus has a working cavity 14, which is located between the wall and the teeth, the lower part of the working area 15 and the external cavity of the device 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.The device operates as follows. The processed liquid medium through the inlet pipe 9 enters the central part of the device, where, due to centrifugal forces created by the rotating rotor, it passes into the gap between the rotor 3 and the stator 4. Passing successively through the radial gap between the rotor and the stator, the liquid medium is subjected to mechanical action from the side structural elements of the apparatus: due to impact of particles on the teeth of the rotor and stator formed by the cuts, dividing walls 7, 8 mounted on the shaft, as well as shear stresses arising in the gap. These effects lead to homogenization, dissolution, grinding, dispersion in liquid multicomponent systems. During the rotation of the rotor, periodic overlapping of the slots occurs, resulting in a hydraulic shock and the generation of low-frequency oscillations. Thus, the applied medium is superimposed by elastic vibrations.

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.Partitions installed in the housing are designed for the directional organization of material flows of moving fluids. The liquid entering the apparatus through the pipe 9 is divided into two streams: the first stream passing through the teeth enters the working cavity between the wall and the teeth 14, and the second stream passes through the holes in the partition 7 and enters the lower part of the working area of the apparatus 15. The liquid from the cavity is divided into two streams, one of which exits through the nozzle 10, and the second enters due to the pumping effect into the lower cavity of the apparatus 15. Then, the liquid through the teeth enters the outer cavity of the apparatus 16 through the teeth.

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.Experimental studies have shown that with this design, the device has two tanks connected in series. Therefore, in the proposed design of a multi-section rotary-pulsating apparatus, the residence time of particles in the apparatus is increased due to dividing walls installed in the housing with different hole diameters, which makes it possible to intensify the flow of technological processes and improve the quality of the resulting mixture.

Источники литературы.Sources of literature.

1. Балабудкин М.А., Борисов Г.Н., Маркова Л.М. Роторно-пульсационный аппарат.: А.с. СССР №488604, В 01 F 7/28, 1975.1. Balabudkin M.A., Borisov G.N., Markova L.M. Rotary-pulsation apparatus .: A.S. USSR No. 488604, 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. №28.2. Pat. 2190462 RF, MKI 7 V 01 F 7/28. Rotor-pulsation apparatus / Ivanets V.N., Ivanets G.E., Afanasyeva M.M., Safonova E.A., Artemasov V.V.// Publ. 10/10/2002. - Bull. No. 28.

Claims

A rotary-pulsating apparatus containing inlet and outlet nozzles, a housing with a rotor installed in it, in the hub of which holes are made, and a stator with working elements in the form of teeth, characterized in that the housing of the apparatus is divided into two sections by partitions in which there are openings of various diameter, and one of the partitions is mounted on the shaft to the base of the rotor and attached to it with a key, and the second is located in the middle of the housing and its bottom side rests on a sleeve worn on the shaft, and the upper side is fixed but with a nut.