RU202860U1

RU202860U1 - EXTRACTOR

Info

Publication number: RU202860U1
Application number: RU2020137531U
Authority: RU
Inventors: Игорь Юрьевич Алексанян; Светлана Алексеевна Свирина; Виктор Александрович Лебедев; Любовь Михайловна Титова; Альберт Хамед-Харисович Нугманов
Priority date: 2020-11-17
Filing date: 2020-11-17
Publication date: 2021-03-11

Abstract

Полезная модель относится к экстрактору, содержащему корпус с крышкой, приводной вал, на котором установлено перемешивающее устройство, выполненное в виде диска, при этом между диском и крышкой установлена жесткая мембрана, пространство между мембраной и диском связано с устройством нагнетания сжатого воздуха для его периодической подачи посредством патрубка с регулирующим вентилем, в диске выполнены отверстия размером, меньшим, чем размер фракции экстрагируемого исходного сырья, на боковой стенке корпуса тангенциально выполнен патрубок для подачи сжатого воздуха в пространство между мембраной и диском, когда диск расположен в нижнем положении, на боковой стенке корпуса ниже устройства нагнетания сжатого воздуха установлен патрубок для подачи сырья и экстрагента, а приводной вал установлен с возможностью вертикального перемещения внутри корпуса, при этом в верхнем положении обеспечивается возможность зажима отработанного сырья между диском и мембраной, а в среднем положении верхняя поверхность диска расположена на высоте нижнего уровня устройства нагнетания сжатого воздуха, позволяя выгрузить отработанное сырье через патрубок, расположенный напротив устройства нагнетания сжатого воздуха, причем в среднем положении вал ограничен по возможности движения вниз фиксаторами, установленными на крышке корпуса на стойках и состоящими из корпуса, язычка, ручки и пружины, где язычки имеют возможность втягиваться внутрь фиксатора при передаче усилия пружинам от ручек, а на валу жестко установлено стопорное кольцо. Предлагаемое устройство позволяет эффективно проводить процесс экстрагирования при развитии межфазной поверхности за счет энергии сжатого воздуха, потоки которого организованы таким образом, что внутри аппарата создается поле центробежных сил. 1 ил.The utility model relates to an extractor containing a housing with a cover, a drive shaft on which a mixing device made in the form of a disk is installed, while a rigid membrane is installed between the disk and the cover, the space between the membrane and the disk is connected with a compressed air injection device for its periodic supply by means of a branch pipe with a control valve, holes are made in the disk with a size smaller than the size of the fraction of the extracted feedstock, a branch pipe is tangentially made on the side wall of the case for supplying compressed air to the space between the membrane and the disk, when the disk is located in the lower position, on the side wall of the case below the compressed air injection device, a branch pipe is installed for supplying raw materials and extractant, and the drive shaft is installed with the possibility of vertical movement inside the housing, while in the upper position it is possible to clamp the waste raw materials between the disk and the membrane, and in the middle position the upper surface The surface of the disk is located at the height of the lower level of the compressed air injector, allowing the waste material to be unloaded through a branch pipe located opposite the compressed air injector, and in the middle position, the shaft is limited as far as possible by movement downward by the clamps mounted on the housing cover on racks and consisting of a housing, a tongue , handles and springs, where the tongues have the ability to retract into the retainer when the force is transferred to the springs from the handles, and a retaining ring is rigidly mounted on the shaft. The proposed device makes it possible to effectively carry out the extraction process during the development of the interfacial surface due to the energy of compressed air, the flows of which are organized in such a way that a field of centrifugal forces is created inside the apparatus. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к пищевой промышленности, в частности к конструкциям массообменных аппаратов для проведения процесса экстрагирования из твердых веществ из измельченного растительного сырья. The utility model relates to the food industry, in particular to the designs of mass transfer apparatus for carrying out the process of extracting from solids from crushed plant materials.

Известна конструкция экстрактора периодического действия для извлечения целевых компонентов из дубовой щепы. Аппарат для получения экстрактов в системе твердое тело-жидкость содержит цилиндрический корпус, патрубки для подачи экстрагента, твердого вещества и отвода готового продукта, цилиндрический корпус оснащен перфорированной плоской крышкой с возможностью перекрытия в ней отверстий, а в его нижней части установлено газораспределительное устройство, способствующее равномерному вводу кислорода, приводящему к созданию барботажного слоя и многократному перемешиванию твердых частиц во всем объеме спирта, а также к окислительным преобразованиям в системе. Интенсификация процесса экстрагирования целевых компонентов из дубовой щепы достигается за счет равномерного ввода кислорода в экстрактор, приводящего к созданию барботажного слоя и многократному перемешиванию твердых частиц во всем объеме спирта (патент РФ № 2 644 914, 2016). Known design of a batch extractor for extracting target components from oak chips. The apparatus for obtaining extracts in a solid-liquid system contains a cylindrical body, nozzles for supplying an extractant, a solid and a finished product, the cylindrical body is equipped with a perforated flat cover with the possibility of overlapping holes in it, and a gas distribution device is installed in its lower the introduction of oxygen, leading to the creation of a bubbling layer and repeated mixing of solid particles in the entire volume of alcohol, as well as to oxidative transformations in the system. Intensification of the process of extracting target components from oak chips is achieved by uniformly introducing oxygen into the extractor, leading to the creation of a bubbling layer and repeated mixing of solid particles throughout the entire volume of alcohol (RF patent No. 2 644 914, 2016).

Недостатком конструкции является недостаточная степень интенсификации процесса экстракции за счет увеличения межфазной поверхности контакта при образовании пузырьков, которые поднимаясь снизу вверх приводят измельченное сырье в псевдоожиженное состояние, хаотично перемешивая его во всем объеме экстрагента. В конструкции не решен вопрос автоматической разгрузки аппарата после проведения процесса экстракции. The disadvantage of the design is an insufficient degree of intensification of the extraction process due to an increase in the interfacial contact surface during the formation of bubbles, which, rising from the bottom up, bring the crushed raw material into a fluidized state, randomly mixing it in the entire volume of the extractant. The design does not address the issue of automatic unloading of the apparatus after the extraction process.

Самым близким по технической сути является экстрактор, включающий корпус с крышкой, приводной вал, на котором установлено перемешивающее устройство, выполненное в виде диска, в диске выполнены глухие отверстия с внутренней резьбой и геометрической осью, ориентированной параллельно геометрической оси вращения приводного вала, в глухих отверстиях установлены полые капсулы с перфорированными отверстиями боковой стенкой, днищем и горлышком с внешней резьбой, соответствующей внутренней резьбе глухих отверстий диска перемешивающего устройства, размер отверстий перфорации боковой стенки полых капсул выполнен меньшим, чем размер фракции экстрагируемого исходного сырья, причем между диском и крышкой установлена мембрана, пространство между мембраной и крышкой связано с устройством нагнетания сжатого воздуха.(патент РФ № 193819, 2019). The closest in technical essence is an extractor, which includes a housing with a cover, a drive shaft on which a mixing device is installed, made in the form of a disk, blind holes with an internal thread and a geometric axis are made in the disk, oriented parallel to the geometric axis of rotation of the drive shaft, in blind holes hollow capsules with perforated holes in the side wall, bottom and neck with external thread corresponding to the internal thread of the blind holes of the disc of the mixing device are installed; the space between the membrane and the cover is connected with the compressed air injection device. (RF patent No. 193819, 2019).

Недостатками конструкции являются сложности выполнения и сохранения герметичности в узле соединения корпуса с ротором при использовании высоких скоростей центрифугирования и избыточного давления, загрузка капсул сырьем вне устройства и установка капсул посредством резьбового соединения с глухими отверстиями ротора, неполное использование объема аппарата для контакта жидкой и твердой фаз, т.к. процесс протекает только внутри капсул, сложность удаления отработанного измельченного растительного сырья, набухшего в процессе экстракции, из объема перфорированных капсул после его отжима в процессе центрифугирования. The disadvantages of the design are the complexity of the implementation and maintenance of tightness in the junction of the housing with the rotor when using high centrifugation speeds and excessive pressure, loading capsules with raw materials outside the device and installing capsules by means of a threaded connection with blind holes of the rotor, incomplete use of the volume of the apparatus for contact of liquid and solid phases, since the process takes place only inside the capsules, the difficulty of removing the waste crushed plant material, swollen during the extraction process, from the volume of perforated capsules after it is squeezed out in the process of centrifugation.

Техническая задача – создание конструкции экстрактора, позволяющей легко удалять отработанное сырье после экстрагирования и интенсифицировать процесс экстрагирования в поле центробежных сил без использования привода и движущихся частей в аппарате. The technical task is to create an extractor design that allows you to easily remove waste raw materials after extraction and to intensify the extraction process in the field of centrifugal forces without using a drive and moving parts in the apparatus.

Технический результат – повышение эффективности работы устройства при его использовании за счет усовершенствования конструкции. The technical result is an increase in the efficiency of the device when using it by improving the design.

Он достигается тем, что в известном устройстве, содержащем корпус с крышкой, приводной вал, на котором установлено перемешивающее устройство, выполненное в виде диска, между диском и крышкой установлена жесткая мембрана, пространство между мембраной и диском связано с устройством нагнетания сжатого воздуха для его периодической подачи посредством патрубка с регулирующим вентилем, в диске выполнены отверстия размером меньшим, чем размер фракции экстрагируемого исходного сырья, на боковой стенке корпуса тангенциально выполнен патрубок для подачи сжатого воздуха в пространство между мембраной и диском, на боковой стенке корпуса установлен патрубок для подачи сырья и экстрагента, а приводной вал установлен с возможностью вертикального перемещения внутри корпуса, которое ограничено при контакте фиксаторов, установленных на крышке корпуса на стойках и состоящих из корпуса, язычка, ручки и пружины, а на валу жестко установлено стопорное кольцо. It is achieved by the fact that in the known device containing a housing with a cover, a drive shaft on which a mixing device made in the form of a disk is installed, a rigid membrane is installed between the disk and the cover, the space between the membrane and the disk is connected with the compressed air injection device for its periodic supply through a branch pipe with a control valve, holes are made in the disk smaller than the size of the fraction of the extracted raw material, on the side wall of the body there is a tangentially made branch pipe for supplying compressed air to the space between the membrane and the disk, on the side wall of the body there is a branch pipe for feeding the raw material and the extractant , and the drive shaft is installed with the possibility of vertical movement inside the housing, which is limited by the contact of the latches installed on the housing cover on the posts and consisting of a housing, a tongue, a handle and a spring, and a retaining ring is rigidly mounted on the shaft.

Увеличение скорости процесса извлечения экстрагента с образованием межфазной поверхности происходит за счет энергии компримированного воздуха. Для создания центробежного поля внутри аппарата на боковой стенке корпуса тангенциально выполнен патрубок, подача через него сжатого воздуха создает перемешивающие экстрагент и сырье потоки, движущиеся по окружности вдоль стенки аппарата, что интенсифицирует процесс экстрагирования. An increase in the rate of the extractant extraction process with the formation of an interfacial surface occurs due to the energy of the compressed air. To create a centrifugal field inside the apparatus, a branch pipe is tangentially made on the side wall of the casing, the supply of compressed air through it creates a mixing extractant and raw material flows moving circumferentially along the apparatus wall, which intensifies the extraction process.

Загрузка сырья и экстрагента производится через патрубок, установленный в боковой стенке корпуса, что значительно упрощает конструкцию за счет исключения стадии установки капсул в отверстия ротора их крепления там посредством резьбового соединения. The loading of raw materials and extractant is carried out through a branch pipe installed in the side wall of the housing, which greatly simplifies the design by eliminating the stage of installing the capsules into the holes of the rotor of their fastening there by means of a threaded connection.

Контакт экстрагента и измельченного сырья происходит в объеме аппарата, ограниченном нижним перфорированным диском и расположенной жесткой мембраной, что позволяет эффективно использовать объем аппарата для проведения экстракции. The contact of the extractant and the crushed raw material occurs in the volume of the apparatus, limited by the lower perforated disk and the located rigid membrane, which makes it possible to effectively use the volume of the apparatus for carrying out the extraction.

Сырье из объема экстракта удаляется за счет подъема перфорированного диска, экстрагент под действием силы тяжести фильтруется через отверстия в диске. Такая организация процесса удаления экстрагента из объема аппарата позволяет получить обезвоженное отработанное сырье без использования механически вращающихся частей (ротора), тем самым упрощает изготовление и эксплуатацию. The raw material is removed from the extract volume by lifting the perforated disk, the extractant is filtered by gravity through the holes in the disk. Such an organization of the process of removing the extractant from the volume of the apparatus makes it possible to obtain dehydrated waste raw materials without the use of mechanically rotating parts (rotor), thereby simplifying the manufacture and operation.

Удаление отработанного сырья происходит за счет подачи в пространство между мембраной и диском, зафиксированным на определенной высоте посредством контакта язычка фиксатора и кольца, находящегося на валу, потока сжатого воздуха через патрубок в направлении, перпендикулярном направлению осей отверстий диска. Организованная таким образом выгрузка продукта позволяет эффективно и быстро удалять из объема аппарата отработанное сырье без разъединения корпуса и крышки. Waste materials are removed by feeding the compressed air flow through the nozzle in the direction perpendicular to the direction of the axes of the disc holes into the space between the membrane and the disc, fixed at a certain height by means of the contact of the tab of the retainer and the ring located on the shaft. The unloading of the product organized in this way makes it possible to efficiently and quickly remove waste raw materials from the volume of the apparatus without separating the body and the lid.

Предлагаемое устройство изображено на чертеже (фиг. 1 – общий вид, фиг. 2 – сечение А-А). The proposed device is shown in the drawing (Fig. 1 - General view, Fig. 2 - section A-A).

Устройство содержит корпус 1 с крышкой 2, вал 3, на котором жестко установлен перфорированный диск 4, отверстия перфорации выполнены размером меньшим, чем размер фракции экстрагируемого исходного сырья. Между диском 4 и крышкой 2 установлена жесткая мембрана 5. На боковой стенке корпуса 1 установлен патрубок 6 для подачи сжатого воздуха в пространство между мембраной 5 и диском 4, патрубок оснащен регулирующим вентилем 7. Подача сырья и экстрагента осуществляется через патрубок 8, установленный на боковой стенке корпуса 1. На боковой стенке корпуса 1 расположен тангенциально патрубок 9 для подачи сжатого воздуха в пространство между мембраной 5 и диском 4, от расположенного вне, устройства нагнетания сжатого воздуха (например, компрессора). Сжатый воздух подается в патрубки 6 и 9 попеременно. В нижней части корпуса установлен патрубок 10 для слива экстракта. Вал 3 имеет возможность вертикального перемещения внутри корпуса 1, которое ограничено посредством фиксаторов 11, установленных на крышке 2 корпуса на стойках 12 и состоящих из корпуса фиксатора 13, язычка 14, ручки 15 и пружины 16, с кольцом 17, жестко соединенным с валом 3. Выгрузка отработанного измельченного сырья осуществляется через патрубок 18. The device contains a housing 1 with a cover 2, a shaft 3, on which a perforated disk 4 is rigidly mounted, the perforation holes are made with a size smaller than the size of the fraction of the extracted feedstock. A rigid membrane 5 is installed between the disc 4 and the cover 2. A branch pipe 6 is installed on the side wall of the housing 1 for supplying compressed air to the space between the membrane 5 and the disc 4, the branch pipe is equipped with a control valve 7. The feed of raw materials and extractant is carried out through the branch pipe 8 installed on the side the wall of the housing 1. On the side wall of the housing 1 there is a tangentially located branch pipe 9 for supplying compressed air to the space between the membrane 5 and the disk 4 from an external compressed air injection device (for example, a compressor). Compressed air is supplied to the pipes 6 and 9 alternately. A branch pipe 10 is installed in the lower part of the body for draining the extract. The shaft 3 has the ability to move vertically inside the housing 1, which is limited by means of latches 11 mounted on the housing cover 2 on the posts 12 and consisting of the latch body 13, the tongue 14, the handle 15 and the spring 16, with a ring 17 rigidly connected to the shaft 3. The unloading of the waste crushed raw materials is carried out through the branch pipe 18.

Устройство работает следующим образом. The device works as follows.

В корпус 1, закрытый крышкой 2, подают через патрубок 8 измельченное растительное сырье и экстрагент. При этом перфорированный диск 4 занимает крайнее нижнее положение, таким образом, сырье и экстрагент загружаются в пространство между мембраной 5 и диском 4. Посредством устройства нагнетания сжатого воздуха, например, компрессора, через расположенный тангенциально по отношению к корпусу патрубок 9 для подачи сжатого воздуха в пространство между мембраной 5 и диском 4 подается поток воздуха, который движется по окружности внутри корпуса 1 и создает центробежное поле. В поле центробежных сил активно идут процессы перемешивания сырья и экстрагента и экстракции целевых компонентов. После окончания цикла экстрагирования через патрубок 10 сливают экстракт из корпуса 1, который постепенно фильтруется через слой отработанного сырья и отверстия в перфорированном диске 4. Для интенсификации процесса удаления из устройства готового экстракта, а также снижения влажности отработанного сырья приводной вал 3 перемещают вертикально в крайнее верхнее положение и отработанное сырье зажимается между жесткой мембраной 5 и перфорированным диском 4, за счет приложенного усилия и силы тяжести экстрагент стекает на дно корпуса 1 и удаляется из устройства через патрубок 10. Затем положение перфорированного диска 4 фиксируется в среднем положении посредством фиксаторов 11, установленных на крышке 2 корпуса на стойках 12 и состоящих из корпуса фиксатора 13, язычка 14, ручки 15 и пружины 16, с кольцом 17, жестко соединенным с валом 3. Кольцо 17, упираясь в выступающий из корпуса фиксатора 13 язычок 14, ограничивает вертикальное перемещение вала 3 с перфорированным диском 4 вниз под действием силы тяжести. Выгрузка отработанного измельченного сырья осуществляется через патрубок 18. В пространство между мембраной 5 и диском 4 через патрубок 6 для подачи сжатого воздуха, расположенный на боковой стенке корпуса 1, при открывании регулирующего вентиля 7 подается поток сжатого воздуха. Этот поток удаляет с поверхности перфорированного диска 4 отработанное измельченное сырье и выносит его из устройства через патрубок 18. Затем язычки 14 втягиваются внутрь корпуса фиксатора 13 при передаче усилия пружинам 16 от ручек 15, тем самым лишая кольца 17 опоры. Приводной вал 3 с перфорированным диском 4 опускается внутри корпуса 1 устройства в крайнее нижнее положение и цикл работы экстрактора повторяется. In the housing 1, closed with a lid 2, crushed vegetable raw materials and an extractant are fed through the branch pipe 8. In this case, the perforated disk 4 occupies the lowest position, thus, the raw material and the extractant are loaded into the space between the membrane 5 and the disk 4. By means of a compressed air injection device, for example, a compressor, through a branch pipe 9 located tangentially with respect to the body for supplying compressed air to the space between the membrane 5 and the disc 4 is supplied with an air stream that moves circumferentially inside the housing 1 and creates a centrifugal field. In the field of centrifugal forces, the processes of mixing the raw material and the extractant and the extraction of the target components are actively going on. After the end of the extraction cycle, the extract from the housing 1 is drained through the branch pipe 10, which is gradually filtered through the layer of waste raw materials and holes in the perforated disk 4. To intensify the process of removing the finished extract from the device, as well as to reduce the moisture content of the waste raw materials, the drive shaft 3 is moved vertically to the uppermost position and the waste material is clamped between the rigid membrane 5 and the perforated disk 4, due to the applied force and gravity, the extractant flows to the bottom of the housing 1 and is removed from the device through the nozzle 10. Then the position of the perforated disk 4 is fixed in the middle position by means of the clamps 11 installed on the cover 2 of the housing on the posts 12 and consisting of the retainer body 13, the tongue 14, the handle 15 and the spring 16, with the ring 17 rigidly connected to the shaft 3. The ring 17, resting against the tongue 14 protruding from the retainer body 13, limits the vertical movement of the shaft 3 with perforated disc 4 downwards under the action by the force of gravity. Unloading of the waste crushed raw materials is carried out through the branch pipe 18. In the space between the membrane 5 and the disc 4 through the branch pipe 6 for supplying compressed air located on the side wall of the housing 1, when the control valve 7 is opened, a flow of compressed air is supplied. This flow removes the spent crushed raw materials from the surface of the perforated disk 4 and carries it out of the device through the pipe 18. Then the tongues 14 are drawn into the body of the lock 13 when the force is transmitted to the springs 16 from the handles 15, thereby depriving the ring 17 of the support. The drive shaft 3 with a perforated disk 4 is lowered inside the housing 1 of the device to the lowest position and the extractor cycle is repeated.

Положительный эффект – предлагаемое устройство позволяет эффективно проводить процесс экстрагирования при развитии межфазной поверхности за счет энергии сжатого воздуха, потоки которого организованы таким образом, что внутри аппарата создается поле центробежных сил. Конструкция аппарата обеспечивает также простую выгрузку отработанного измельченного сырья и позволяет получить обезвоженное отработанное сырье без использования механически вращающихся частей (ротора), тем самым упрощает изготовление и эксплуатацию устройства.Positive effect - the proposed device makes it possible to effectively carry out the extraction process with the development of the interfacial surface due to the energy of compressed air, the flows of which are organized in such a way that a field of centrifugal forces is created inside the apparatus. The design of the apparatus also provides a simple unloading of waste crushed raw materials and allows you to obtain dehydrated waste raw materials without the use of mechanically rotating parts (rotor), thereby simplifying the manufacture and operation of the device.

Claims

An extractor containing a housing with a cover, a drive shaft on which a mixing device made in the form of a disk is installed, while a rigid membrane is installed between the disk and the cover, the space between the membrane and the disk is connected to a compressed air injection device for its periodic supply through a pipe with a regulating valve, holes in the disk are made with a size smaller than the size of the fraction of the extracted feedstock, on the side wall of the case there is a tangentially made branch pipe for supplying compressed air into the space between the membrane and the disk, when the disk is located in the lower position, on the side wall of the case below the compressed air, a branch pipe is installed for supplying raw materials and an extractant, and the drive shaft is installed with the possibility of vertical movement inside the housing, while in the upper position it is possible to clamp the waste raw materials between the disc and the membrane, and in the middle position the upper surface of the disc is located on the height of the lower level of the compressed air injection device, allowing the waste material to be unloaded through a branch pipe located opposite the compressed air injection device, and in the middle position, the shaft is limited as far as possible by movement downward by clamps installed on the housing cover on racks and consisting of a body, tongue, handle and spring , where the tongues have the ability to retract into the retainer when the force is transferred to the springs from the handles, and a retaining ring is rigidly mounted on the shaft.