Диспергатор

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 51)4 В 01 Р 7/1 НИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ ЕПЬСТВУ тратенк ового Крас кий инстит тво СССР 1976. кл. 259-6, асОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ(71) Киевский ордена Труного Знамени технологичепищевой промьппленности(54)(57) 1. ДИСПЕРГАТОР, содерж вертикальный корпус, по оси кот размещен приводной вал с профил ванными радиальными лопастями и 801183162 А положенными между ними неподвижнымирадиальными профилированными ножами,закрепленными на стенке корпуса, иперемешивающее устройство, размещен-ное в нижней части корпуса, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения степени диспергирования,перемешивающее устройство выполненов виде диагонального насоса, включающего размещенную на приводном валукрыльчатку и кожух, входной патрубоккоторого сопряжен со стенкой корпусаи соединен с выходным патрубком посредством трубопровода,2. Диспергатор по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что лопастикрыльчатки насоса имеют суперкайитирующий профиль клиновидной формы сострой передней кромкой.Изобретение относится к диспергированию и гомогенизации пищевых полуфабрикатов,в частности для получения однородных пульп из фруктов, ягод и винограда в пищевой промыш ленности, а также для приготовления тонкодисперсных суспензий, эмульсий в других отраслях промышленности, например химической и нефтехимическойЦель изобретения - повьппение сте 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 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 - лопастью крыльчатки, сечение вдоль хорды проФиля. 20Диспергатор содержит вертикальный корпус 1, состоящий из верхней цилиндрической части 2, служащей камерой макродиспергирования, с входным патрубком 3, средней части, выпол ненной 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 З 5 , расхода. При этом лопасти 13 крыльчатки 7 имеют суперкавитирующий профиль клиновидной формы с острой передней кромкой 14. В диспергаторе использована именно крыльчатка диагонального насоса, лопасти которой имеют именно суперкавитирующий профиль для создания режимов кавитации при достаточно высоком давлении,Достаточно высокое давление необ ходимо для того, чтобы усилить степень кавитационного диспергирования. Поскольку кавитационные пузырьки схлопываются в зоне повьппенного давления, за лопастями 13 суперкави тирующего профиля скорость кумулятивных струек значительно вьппе, чем при меньшем давлении, и интенсивность кавитационного диспергирования тоже вьппе. 55Кроме 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.Перед лопастями 16 и ножами 15 на входе в цилиндрическую часть 2корпуса 1 установлены подвижные ножи 20 предварительного измельчения. 5Ножи 20 устанавливаются в случае использования диспергатора для изМельчения крупных фракций диспергируемого продукта, например целых яблок, Перед ножами 20 на опорах 21 верх О него подшипникового узла 22 установлены с возможностью осевого перемещения для регулирования зазора нап-равляющие пластины 23. Вал 6 приводится во вращение электродвига 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 цилинд.рическую 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 16 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 О ние зазора между нижней парой рабочихэ ементов до размеров, меньших 0,2 мм, технически очень трудно, а в аппаратах большой производительности .(размеров) практически невоз. в , 45 можно. При этом очень резко возрастают удельные затраты энергии на диспергирование.Поэтому минимальный зазор между нижней парой остается достаточно 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 55 до скорости 5-10 м/с. При вращении крыльчатки 7 на ее лопастях 13 образуются кавитационные каверны по всему проходному сечению кольцевого канала, которые замыкаются в потоке жидкой массы за лопастями 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 0,5- 5 мкм) 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 режим; 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 тех 1183 162нологическую обработку без допол. - нительных насосов.Зона замыкания кавитационных пузырьков в предлагаемом аппарате ограничена кольцевым каналом насоса и строго ограничена вследствие повьшения давления за лопастями крыльчатки,что предохраняет стенки аппарата откавитационного разрушения. Крометого, при повышенном давлении интенсивность кавитационно-кумулятивноговоздействия выше, увеличение давления с 1 до 5 атм повышает интенсивность воздействия на 20-25%.Г-Г ль Н. федороваКузьма Корректор В, Гирняк аж 58 одпис ВНИИПИ Государств по делам изобре13035, Москва, Ж,Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, улПроектная Редактор Н. ТупицаЗаказ 6195/8 остав ехред ного комитета СССний и открытийаушская наб., д.