RU2019282C1

RU2019282C1 - Paste pulp homogenizing apparatus

Info

Publication number: RU2019282C1
Authority: RU
Inventors: Э.Г. Медведев; В.Г. Василенко; В.А. Романов; М.Н. Славутский
Original assignee: Научно-исследовательский и проектный институт химической промышленности
Priority date: 1990-04-09
Filing date: 1990-04-09
Publication date: 1994-09-15

Abstract

FIELD: mixing. SUBSTANCE: apparatus has housing 3 incorporating stator 1 and rotor 2. Stator 1 is mounted through resilient members, which allow stator to vibrate and develop powerful and frequency tension stresses in medium exposed to treatment. As a result cavitation effect is created in the vicinity of slots 6 and 7. EFFECT: increased efficiency and high quality of product. 2 cl, 1 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение предназначено для гомогенизации паст и пульп и может быть использовано в химической, пищевой, строительной и других отраслях промышленности. The invention is intended for the homogenization of pastes and pulps and can be used in chemical, food, construction and other industries.

Наиболее близким к данному техническому решению является устройство для гомогенизации паст или пульп, содержащее корпус, установленный с зазором статор и ротор, на поверхностях которых имеются продольные каналы переменного сечения, изменяющиеся от максимального значения до минимального на 0,3-0,7 длины каналов по ходу движения материала на роторе и от минимального значения до максимального на той же длине каналов на статоре. При вращении ротора пульпа засасывается в его каналы, передавливается в каналы статора, а оттуда поступает в выходные каналы ротора и с некоторым напором выбрасывается через выходной патрубок устройства. Closest to this technical solution is a device for the homogenization of pastes or pulps, containing a housing mounted with a gap of a stator and a rotor, on the surfaces of which there are longitudinal channels of variable cross section, varying from maximum to minimum by 0.3-0.7 channel lengths the movement of the material on the rotor and from the minimum value to the maximum on the same channel length on the stator. When the rotor rotates, the pulp is sucked into its channels, squeezed into the stator channels, and from there it enters the output channels of the rotor and with some pressure is ejected through the outlet pipe of the device.

Недостатками устройства являются большие энергозатраты (незначительное снижение вязкости при обработке жидкостей с псевдопластичными и тиксотропными свойствами) и грубый фракционный состав частиц твердых включений из-за проскоков при совмещении пазов ротора и статора, а также отсутствие технической возможности установки зазора между ротором и статором менее 0,2-0,3 мм. The disadvantages of the device are high energy consumption (a slight decrease in viscosity when processing liquids with pseudoplastic and thixotropic properties) and a rough fractional composition of solid particles due to breakthroughs when combining the rotor and stator grooves, as well as the lack of technical ability to set the gap between the rotor and stator less than 0, 2-0.3 mm.

Целью изобретения является повышение интенсивности гомогенизации и снижение энергозатрат. The aim of the invention is to increase the intensity of homogenization and reduce energy consumption.

Указанная цель достигается тем, что устройство для гомогенизации паст и пульп, содержащее корпус с установленными внутри него перемешивающими элементами, один из которых закреплен на валу, снабжено упругими элементами, размещенными между корпусом и вторым перемешивающим элементом, свободно установленным в корпусе, причем упругие элементы имеют различную жесткость. This goal is achieved by the fact that the device for the homogenization of pastes and pulps, containing a housing with mixing elements installed inside it, one of which is mounted on the shaft, is equipped with elastic elements located between the housing and the second mixing element freely installed in the housing, and the elastic elements have different stiffness.

На чертеже показан общий вид гомогенизатора. The drawing shows a General view of the homogenizer.

Устройство для гомогенизации паст и пульп содержит два перемешивающих элемента - статор 1 и ротор 2, расположенные в корпусе 3, снабженном входным 4 и выходным 5 патрубками. A device for the homogenization of pastes and pulps contains two mixing elements - a stator 1 and a rotor 2 located in the housing 3, equipped with input 4 and output 5 pipes.

Ротор 2 и статор 1 имеют каналы 6 и 7 переменного сечения и установлены в корпусе 3 с зазором. Каналы 6 ротора 2 по ходу движения материала выполнены с равномерно изменяющимся сечением от максимального до минимального и наоборот, а каналы 7 статора 1 в том же направлении выполнены с равномерно изменяющимся сечением от минимального до максимального и наоборот. Статор 1 установлен в корпусе 3 на упругих элементах 8. В результате этого статор 1 получает возможность хаотических колебаний в различных плоскостях. Ротор 2 закреплен на валу (на чертеже не показан). The rotor 2 and the stator 1 have channels 6 and 7 of variable cross-section and are installed in the housing 3 with a gap. The channels 6 of the rotor 2 along the movement of the material are made with a uniformly changing cross section from maximum to minimum and vice versa, and the channels 7 of the stator 1 in the same direction are made with a uniformly changing cross section from minimum to maximum and vice versa. The stator 1 is installed in the housing 3 on the elastic elements 8. As a result of this, the stator 1 gets the possibility of chaotic oscillations in various planes. The rotor 2 is mounted on a shaft (not shown in the drawing).

Устройство работает следующим образом. Материал, поступая в пазы 6 ротора 2, за счет создаваемой центробежной силы принудительно направляется в пазы 7 статора 1, проходит через зазор между ротором 2 и статором 1, а затем передавливается в пазы ротора 2 уже на второй половине радиуса ротора 2, опять через зазор между статором 1 и ротором 2, где происходит гомогенизация материала и измельчение твердых включений. Через выходной штуцер 4 материал под давлением, создаваемым вращающимся ротором 2, покидает устройство. Установка ротора 2 на упругих элементах 8 с различной степенью жесткости позволяет увеличить количество степеней его свободы, в результате чего статор 1 начинает вибрировать, совершая хаотические колебания, создавая при этом мощные и частые растягивающие напряжения в перерабатываемой среде, вызывающие кавитационные эффекты в зоне пазов 6 и 7, значительно интенсифицирует процессы разрушения твердых и волокнистых включений. Накладывание колебаний на гомогенизируемый материал также упорядочивает (стабилизирует) его распределение в пазах, исключая тем самым проскоки отдельных включений при их совмещении, а самое главное - значительно снижает вязкость обрабатываемой среды, что приводит к снижению гидравлического сопротивления системы транспортирования продукта и мощности электродвигателя. The device operates as follows. The material entering the grooves 6 of the rotor 2 due to the generated centrifugal force is forcibly sent to the grooves 7 of the stator 1, passes through the gap between the rotor 2 and the stator 1, and then is pressed into the grooves of the rotor 2 already in the second half of the radius of the rotor 2, again through the gap between the stator 1 and the rotor 2, where the homogenization of the material and grinding of solid inclusions occurs. Through the outlet nozzle 4, the material leaves the device under the pressure created by the rotating rotor 2. The installation of the rotor 2 on the elastic elements 8 with a different degree of rigidity allows to increase the number of degrees of freedom, as a result of which the stator 1 starts to vibrate, making chaotic vibrations, creating powerful and frequent tensile stresses in the processed medium, causing cavitation effects in the groove zone 6 and 7, significantly intensifies the destruction processes of solid and fibrous inclusions. The imposition of vibrations on the homogenized material also orders (stabilizes) its distribution in the grooves, thereby eliminating the breakthroughs of individual inclusions when they are combined, and most importantly, it significantly reduces the viscosity of the processed medium, which leads to a decrease in the hydraulic resistance of the product transportation system and electric motor power.

Преимущества предлагаемого устройства подтверждены результатами испытаний. Эксперименты выполнялись на пилотной установке, где сравнивалось предлагаемое устройство с известным. При этом производительность установки составляла 16,6 м³/ч, диаметр ротора и статора 240 мм при n = 3000 об/мин. Упругие элементы (3 шт.) были установлены равномерно по диаметру статора 160 мм и представляли собой пружины:
с усилием сжатия соответственно 20-25, 15-20, 25-30 кг;
с одинаковой степенью жесткости - 20-25 кг.The advantages of the proposed device are confirmed by test results. The experiments were performed on a pilot installation, where the proposed device was compared with a known one. The installation capacity was 16.6 m ³ / h, the diameter of the rotor and stator was 240 mm at n = 3000 rpm. Elastic elements (3 pcs.) Were installed uniformly across the diameter of the stator 160 mm and consisted of springs:
with a compression force of 20-25, 15-20, 25-30 kg, respectively;
with the same degree of rigidity - 20-25 kg.

В качестве обрабатываемого материала использовали композицию синтетического моющего средства, приготовленную по рецептуре "Лотос" с 60%-ной твердой частью. As the processed material, a synthetic detergent composition prepared according to the Lotus formulation with a 60% solid part was used.

В процессе экспериментов определяли:
вязкость композиции на ротационном вискозиметре с коаксиальными цилиндрами;
размер максимальных включений после гомогенизации;
энергоемкость процесса;
моющую способность средства (порошка после распылительной сушки) (по ГОСТу 25644-83).In the process of experiments were determined:
viscosity of the composition on a rotational viscometer with coaxial cylinders;
size of maximum inclusions after homogenization;
energy intensity of the process;
the washing ability of the product (powder after spray drying) (according to GOST 25644-83).

Результаты опытов представлены в таблице. The results of the experiments are presented in the table.

Из таблицы следует, что при установке статора на упругих элементах с одинаковой степенью жесткости (20-25 кг) возникающие колебания в осевом и радиальном направлениях, а также в плоскости вращения ротора приводят к размолу крупных включений и разрыву внутренних связей, снижению вязкости обрабатываемого материала примерно на 23% (в прототипе на 8%). From the table it follows that when the stator is installed on elastic elements with the same degree of stiffness (20-25 kg), the resulting vibrations in the axial and radial directions, as well as in the plane of rotation of the rotor, lead to grinding of large inclusions and breaking of internal bonds, reducing the viscosity of the processed material approximately 23% (in the prototype 8%).

Установка статора на упругих элементах с различной степенью жесткости позволяет совершать ему более сложные (хаотические) колебания с большим количеством степеней свободы, что увеличивает полученный эффект (вязкость до 30%, а размер максимальных включений до 0,18-0,19 мм). The installation of a stator on elastic elements with various degrees of rigidity allows it to perform more complex (chaotic) oscillations with a large number of degrees of freedom, which increases the effect (viscosity up to 30%, and the size of maximum inclusions up to 0.18-0.19 mm).

Создание мощных и частых растягивающих усилий высоких напряжений сдвига и кавитационных эффектов при работе гомогенизатора, в отличие от прототипа, где частицы в основном сжимаются при их срезании, позволяет уменьшить размер максимальных включений после гомогенизации с 0,21-0,26 до 0,18-0,19 мм. The creation of powerful and frequent tensile forces of high shear stresses and cavitation effects during the operation of the homogenizer, in contrast to the prototype, where the particles are mostly compressed when they are cut, reduces the size of the maximum inclusions after homogenization from 0.21-0.26 to 0.18- 0.19 mm.

Кроме того, снижение вязкости обрабатываемого материала уменьшает гидравлическое сопротивление системы, что способствует снижению потребляемой мощности электродвигателя примерно на 14% при той же производительности установки. In addition, a decrease in the viscosity of the processed material reduces the hydraulic resistance of the system, which helps to reduce the power consumption of the electric motor by about 14% at the same plant performance.

Claims

1. DEVICE FOR HOMOGENIZATION OF PAST AND PULP, comprising a housing with mixing elements installed inside it, one of which is mounted on the shaft, characterized in that, in order to increase the homogenization intensity and reduce energy consumption, it is equipped with elastic elements located between the housing and the second mixing an element freely installed in the housing.

2. The device according to claim 1, characterized in that the elastic elements have different stiffness.