RU2138158C1

RU2138158C1 - Liquid homogenizing apparatus

Info

Publication number: RU2138158C1
Application number: RU99105456A
Authority: RU
Inventors: В.Я. Грановский
Original assignee: Грановский Вадим Яковлевич
Priority date: 1999-03-25
Filing date: 1999-03-25
Publication date: 1999-09-27

Abstract

FIELD: food-processing industry, in particular, homogenization of milk products. SUBSTANCE: apparatus has plunger unit, delivery and suction collectors, homogenizing head with inlet and outlet openings and manometer, liquid flow rate regulator and pipeline for connecting delivery and suction collectors. Pipeline is connected to suction collector at angles of 0 < α < 45 and 10 < β < 45 deg to vertical and horizontal planes, respectively. Inlet opening of homogenizing head is positioned tangentially and outlet opening is disposed in chamber end. Ratio of inlet and outlet opening section areas is 2:3. Number of inlet and outlet openings in homogenizing head may be from 1 to n. EFFECT: simplified construction and reduced power consumption. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для получения гомогенных жидкостей и может быть использовано в пищевой промышленности для гомогенизации молочных продуктов. The invention relates to devices for producing homogeneous liquids and can be used in the food industry for the homogenization of dairy products.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для гомогенизации жидкостей, включающее плунжерный блок, гомогенизирующую головку, всасывающий и нагнетательный коллекторы, рабочую камеру, манометр и привод, содержащий кривошипно-шатунный механизм. (Авт.св. N 599773, Б.И.N 12, 1978 г.). The closest in technical essence to the proposed is a device for homogenizing liquids, including a plunger unit, a homogenizing head, a suction and discharge manifolds, a working chamber, a pressure gauge and a drive containing a crank mechanism. (Auth. St. N 599773, B.I.N. 12, 1978).

Недостатком этого устройства является сложность конструкции и энергоемкость. The disadvantage of this device is the design complexity and energy consumption.

Техническим результатом является упрощение конструкции гомогенизатора и снижение энергозатрат при его работе. The technical result is to simplify the design of the homogenizer and reduce energy consumption during its operation.

Технический результат достигается тем, что устройство, включающее плунжерный блок, всасывающий и нагнетательный коллекторы, гомогенизирующую головку и манометр, согласно изобретению дополнительно снабжено регулятором потока жидкости и трубопроводом, соединяющим всасывающий и нагнетательный коллекторы, при этом трубопровод соединен со всасывающим коллектором под углами α и β в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Величина углов 0 < α < 45, а 10 < β < 45. Гомогенизирующая головка выполнена в виде цилиндрической камеры с входным отверстием, расположенным тангенциально к цилиндрической поверхности камеры (для создания вихревых потоков в камере), и выходным отверстием, расположенным в торце камеры, а площадь сечения входного отверстия соотносится с площадью выходного отверстия как 2 : 3. The technical result is achieved in that the device comprising a plunger unit, a suction and discharge manifolds, a homogenizing head and a manometer, according to the invention is additionally equipped with a fluid flow regulator and a pipe connecting the suction and discharge manifolds, while the pipe is connected to the suction manifold at angles α and β in vertical and horizontal planes. The angles are 0 <α <45, and 10 <β <45. The homogenizing head is made in the form of a cylindrical chamber with an inlet located tangentially to the cylindrical surface of the chamber (to create vortex flows in the chamber), and an outlet located at the end of the chamber, and the cross-sectional area of the inlet corresponds to the area of the outlet as 2: 3.

Кроме того, количество входных и выходных отверстий в гомогенизирующей головке может быть от 1 до n. In addition, the number of inlets and outlets in the homogenizing head may be from 1 to n.

Вход регулятора потока жидкости соединен с трубопроводом, соединяющим нагнетательный коллектор, а выход - с трубопроводом, соединяющим всасывающий коллектор. При этом выход регулятора потока жидкости соединен с всасывающим коллектором под углами α и β. α - угол наклона в проекции на вертикальную плоскость, а β - угол проекции на горизонтальную плоскость. Регулятор позволяет изменять давление на входе в гомогенизирующую головку, и следовательно, количество протекающего через нее продукта. Он выполнен в виде вентиля. В предлагаемом устройстве лимитированы размеры проходных сечений гомогенизирующей головки: площадь сечения входного отверстия меньше площади выходного отверстия, а площадь сечения выходного отверстия меньше площади сечения самой камеры. Такое соотношение размеров сечений участков для протекания жидкости в головке обеспечивает оптимальный перепад давления как на входном, так и на выходном отверстиях, при этом на выходе каждого из отверстий происходит гомогенизация дисперсной фазы. Следовательно входное отверстие головки является первой ступенью гомогенизации, а выходное отверстие головки служит второй ступенью гомогенизации. The input of the fluid flow regulator is connected to the pipeline connecting the discharge manifold, and the output to the pipeline connecting the intake manifold. The output of the fluid flow controller is connected to the intake manifold at angles α and β. α is the angle of inclination in the projection onto the vertical plane, and β is the angle of projection onto the horizontal plane. The regulator allows you to change the pressure at the inlet to the homogenizing head, and therefore, the amount of product flowing through it. It is made in the form of a valve. In the proposed device, the sizes of the passage sections of the homogenizing head are limited: the cross-sectional area of the inlet is less than the area of the outlet, and the cross-sectional area of the outlet is smaller than the cross-sectional area of the chamber itself. This ratio of the sizes of the cross-sections of the sections for fluid flow in the head provides an optimal pressure drop at both the inlet and outlet openings, while the dispersed phase is homogenized at the outlet of each of the openings. Therefore, the inlet of the head is the first stage of homogenization, and the outlet of the head serves as the second stage of homogenization.

Экспериментальными исследованиями установлено, что оптимальное соотношение площадей сечений входного и выходного отверстий равно отношению 2 : 3. Это соответствует падению давления жидкости на первой ступени гомогенизации на 70%, а также установлено, что углы соединения выхода регулятора потока жидкости со всасывающим коллектором находятся в диапазонах 0 < α < 45, а 10 < β < 45. Такие углы позволяют организовать спиральный поток во всасывающем коллекторе, который ускоряет запуск устройства и выход его на рабочий режим. Experimental studies have established that the optimal ratio of the cross-sectional areas of the inlet and outlet is equal to a ratio of 2: 3. This corresponds to a 70% drop in the liquid pressure in the first stage of homogenization, and it was also found that the angles of the outlet connection of the fluid flow regulator to the intake manifold are in the ranges 0 <α <45, and 10 <β <45. Such angles allow you to organize a spiral flow in the intake manifold, which accelerates the launch of the device and its output to the operating mode.

Изобретение поясняется описанием и приложенными к нему чертежами. The invention is illustrated by the description and the attached drawings.

На фиг. 1 представлена схема устройства, на фиг.2 - продольный и поперечный разрезы гомогенизирующей головки с одним входным и одним выходным отверстием, на фиг. 3 - головка с двумя отверстиями на входе и выходе. In FIG. 1 is a diagram of the device, FIG. 2 is a longitudinal and transverse sectional view of a homogenizing head with one inlet and one outlet, in FIG. 3 - head with two holes at the inlet and outlet.

Устройство для гомогенизации жидкостей содержит плунжерный блок 1, трубопровод 2, всасывающий коллектор 3, нагнетательный коллектор 4, гомогенизирующую головку 5, регулятор потока жидкости 6 и контрольный манометр 7. α и β - углы соединения выхода регулятора потока жидкости по трубопроводу со всасывающим коллектором в проекции соответственно на вертикальную и горизонтальную плоскости. The device for homogenizing liquids contains a plunger block 1, a pipe 2, a suction manifold 3, a discharge manifold 4, a homogenizing head 5, a fluid flow regulator 6 and a control pressure gauge 7. α and β are the angles of the projection of the fluid flow regulator output through the pipeline with the suction manifold in the projection respectively on the vertical and horizontal plane.

Гомогенизирующая головка с одним входным и одним выходным отверстием (фиг. 2) состоит из двух деталей: корпуса 8 и крышки 9. Крышка заглушает находящуюся в корпусе цилиндрическую вихревую камеру 10, в которую ведет входное отверстие 11. Оно выполнено в стенке камеры под крышкой и расположено тангенциально к цилиндрической поверхности 12 камеры. В торце камеры по ее оси находится выходное отверстие 13. Цилиндрическая поверхность 12 и выходное отверстие сопряжены конической поверхностью 14. The homogenizing head with one inlet and one outlet (Fig. 2) consists of two parts: the housing 8 and the cover 9. The cover muffles the cylindrical vortex chamber 10 located in the housing, into which the inlet 11 leads. It is made in the chamber wall under the cover and located tangentially to the cylindrical surface 12 of the chamber. At the end of the chamber along its axis there is an outlet 13. The cylindrical surface 12 and the outlet are paired with a conical surface 14.

Конструкция гомогенизирующей головки с двумя входными и двумя выходными отверстиями (фиг.3) аналогична описанной выше, и их одинаковым элементам даны такие же цифровые обозначения как на фиг. 2. Такую же конструкцию может иметь гомогенизирующая головка с большим числом входных и выходных отверстий. The design of the homogenizing head with two inlet and two outlet openings (FIG. 3) is similar to that described above, and their identical elements are given the same numerical designations as in FIG. 2. The homogenizing head with a large number of inlet and outlet openings may have the same design.

Устройство работает следующим образом. Гомогенизируемая жидкость через всасывающий коллектор 3 поступает в плунжерный блок 1. Сжатая насосом жидкость попадает в нагнетательный коллектор 4, где разделяется на две части, как показано на фиг.1 стрелками. Одна часть направляется в регулятор потока 6, установленный в трубопроводе 2 и далее под углами α и β возвращается во всасывающий коллектор. Другая часть идет в гомогенизирующую головку 5. Изменением проходного сечения регулятора перераспределяют потоки жидкости, добиваясь оптимального давления на входе в головку. Процесс регулировки контролируется по манометру 7. The device operates as follows. The homogenized fluid through the suction manifold 3 enters the plunger block 1. Compressed by the pump, the fluid enters the discharge manifold 4, where it is divided into two parts, as shown in Fig. 1 by arrows. One part is sent to the flow regulator 6 installed in the pipeline 2 and then, at angles α and β, it is returned to the intake manifold. The other part goes to the homogenizing head 5. By changing the flow section of the regulator, the fluid flows are redistributed, achieving the optimum pressure at the inlet to the head. The adjustment process is controlled by a manometer 7.

Гомогенизируемый продукт (фиг. 2) под давлением через входное отверстие 11 впрыскивается в камеру 10, где давление резко падает. При этом происходит измельчение жировой фазы - первая ступень гомогенизации. Благодаря тангенциальному расположению входного отверстия поток жидкости в камере закручивается, а в сужающейся конической части ускоряется и через осевое выходное отверстие 13 вытекает из головки в магистраль, продолжающую технологическую линию обработки, или в резервуар гомогенизированного продукта. При прохождении жидкости через отверстие 13 сбрасывается остаточное давление и идет измельчение гроздеобразований жировой фазы - вторая ступень гомогенизации. Прошедшая через регулятор часть жидкости соединяется с основным потоком во всасывающем коллекторе и возвращается в плунжерный блок насоса. Производительность насоса должна лишь немногим превышать производительность гомогенизирующей головки, тогда поток через регулятор незначителен, давление на выходе регулятора практически равно давлению во всасывающем коллекторе 3 и никаких дополнительных устройств (типа обратного клапана) во всасывающем коллекторе не требуется. The homogenized product (Fig. 2) is injected under pressure through the inlet 11 into the chamber 10, where the pressure drops sharply. In this case, the grinding of the fat phase occurs - the first stage of homogenization. Due to the tangential location of the inlet, the fluid flow in the chamber is twisted, and in the tapering conical part it is accelerated and flows through the axial outlet 13 from the head into the main line continuing the processing line or into the reservoir of the homogenized product. When the liquid passes through the hole 13, the residual pressure is released and the clusters of fat formations are crushed - the second stage of homogenization. The part of the fluid that has passed through the regulator is connected to the main flow in the intake manifold and returned to the plunger pump unit. The pump performance should only slightly exceed the performance of the homogenizing head, then the flow through the regulator is negligible, the pressure at the output of the regulator is almost equal to the pressure in the suction manifold 3 and no additional devices (such as a check valve) in the suction manifold are required.

Рабочий процесс в устройстве, где головка имеет несколько входных и выходных отверстий, ничем не отличается от описанного выше. The workflow in the device, where the head has several inlet and outlet openings, is no different from the one described above.

Таким образом, гомогенизирующая головка в предлагаемом устройстве выполняет функции двухступенчатого гомогенизатора и обеспечивает высокое качество конечного продукта при упрощении конструкции и уменьшении затрат электроэнергии. Thus, the homogenizing head in the proposed device performs the functions of a two-stage homogenizer and ensures high quality of the final product while simplifying the design and reducing energy costs.

Устройство может быть встроено в существующие промышленные технологические линии для изготовления молочных продуктов без из существенного переоборудования, а также может быть применено в любой другой отрасли, решающей аналогичные задачи. The device can be integrated into existing industrial processing lines for the manufacture of dairy products without significant conversion, and can also be used in any other industry that solves similar problems.

Изготовление устройства не требует разработки новых материалов или новых технологий. The manufacture of the device does not require the development of new materials or new technologies.

Claims

1. A device for the homogenization of liquids, including a plunger unit, injection and suction manifolds, a homogenizing head with inlet and outlet openings and a pressure gauge, characterized in that it is additionally equipped with a fluid flow regulator and a pipe connecting the suction and discharge collectors, while the pipe is connected to by the intake manifold at angles α and β to the vertical and horizontal planes, the magnitude of these angles is 0 <α <45 and 10 <β <45, and the homogenizing head is made in the form of a chamber with an input a hole located tangentially and an outlet located at the end of the chamber, the cross-sectional area of the inlet and outlet is correlated as 2: 3.

2. The device for homogenizing liquids according to claim 1, characterized in that the homogenizing head is made with the number of inlet and outlet openings from 1 to n.