RU2262979C1 - Device for heat treatment and homogenization of products - Google Patents
Device for heat treatment and homogenization of products Download PDFInfo
- Publication number
- RU2262979C1 RU2262979C1 RU2004114974/15A RU2004114974A RU2262979C1 RU 2262979 C1 RU2262979 C1 RU 2262979C1 RU 2004114974/15 A RU2004114974/15 A RU 2004114974/15A RU 2004114974 A RU2004114974 A RU 2004114974A RU 2262979 C1 RU2262979 C1 RU 2262979C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- product
- bearing
- tank
- shaft
- heat treatment
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оборудованию для тепловой обработки и гомогенизации различных продуктов в пищевой, парфюмерной, медицинской, химической и другой промышленности.The invention relates to equipment for heat treatment and homogenization of various products in the food, perfumery, medical, chemical and other industries.
Устройство предназначено для тепловой обработки и одновременной гомогенизации различных текучих продуктов. Может применяться в различных отраслях промышленности, в том числе и в малых производствах. Может использоваться для обработки высоковязких, а также пенящихся продуктов вплоть до температуры кипения.The device is designed for heat treatment and simultaneous homogenization of various fluid products. It can be used in various industries, including in small industries. It can be used for processing highly viscous as well as foaming products up to the boiling point.
Известен ряд роторно-диспергирующих аппаратов (SU №331811, М.кл. В 01 F 11/02, 1972; RU №2081692, М.кл. В 01 F 7/282, 1997; SU №1824227, М.кл. В 01 F 7/28, 1993; US №4118796, М.кл. B 01 F 11/02, 1978; US №4136971, М.кл. B 01 F 11/02, 07/28, 1979; WO 80/00798, М.кл. B 01 F 11/02, 1980), включающих ротор и статор, имеющих различные конструктивные отличия, позволяющих с помощью воздействия акустического поля проводить диспергирование и гомогенизацию обработкой среды с различными свойствами.A number of rotor-dispersing apparatuses are known (SU No. 331811, M.cl. B 01 F 11/02, 1972; RU No. 2081692, M.cl. B 01 F 7/282, 1997; SU No. 1824227, M.cl. B 01 F 7/28, 1993; US No. 4118796, M.C. B 01 F 11/02, 1978; US No. 4136971, M.C. B 01 F 11/02, 07/28, 1979; WO 80/00798 , M. Cl B 01 F 11/02, 1980), including the rotor and stator, having various design differences, allowing the dispersion and homogenization by treatment of a medium with various properties using the action of an acoustic field.
Известен виброкавитационный смеситель (Патент RU №2081692, М.кл. B 01 F 7/28, 1997), содержащий корпус с крышкой, на которой расположен входной патрубок. В нижней части корпуса соосно с входным патрубком находится вал с закрепленным на нем ротором, который состоит из двух сменных концентрических колец, внутреннее кольцо содержит рабочие элементы в виде пальцев, а внешнее содержит несколько рядов сквозных отверстий. Статор закреплен в корпусе и имеет три ряда сменных концентрических колец. Вертикальное расположение вала и с противоположной стороны входного патрубка дает возможность обработки высоконаполненных и высоковязких композиций, исключает наличие мертвых зон, устраняет слеживание твердой фазы, что повышает производственные и эксплуатационные характеристики устройства. Расположение статора на корпусе позволяет, кроме того, со снятой крышкой проверить расположение и состояние рабочих элементов. Выполнение узла уплотнения вала съемным позволяет производить его замену без полной разборки установки.Known vibrocavitation mixer (Patent RU No. 2081692, M.cl. B 01 F 7/28, 1997), comprising a housing with a cover on which the inlet pipe is located. In the lower part of the housing coaxially with the inlet pipe there is a shaft with a rotor fixed on it, which consists of two replaceable concentric rings, the inner ring contains working elements in the form of fingers, and the outer one contains several rows of through holes. The stator is fixed in the housing and has three rows of interchangeable concentric rings. The vertical location of the shaft and on the opposite side of the inlet pipe enables the processing of highly filled and highly viscous compositions, eliminates the presence of dead zones, eliminates solid phase caking, which increases the production and operational characteristics of the device. The location of the stator on the housing allows, in addition, with the cover removed, to check the location and condition of the working elements. The implementation of the removable shaft seal assembly allows replacement without complete disassembly of the installation.
В данном смесителе предлагается оптимизировать расположение в корпусе вала, входного патрубка, статора, установку ротора и узел уплотнения вала выполнить съемным.In this mixer, it is proposed to optimize the location in the shaft housing, inlet pipe, stator, rotor installation and shaft seal assembly to be removable.
Однако этот смеситель и все вышеперечисленные аппараты имеют один общий недостаток - длительность диспергирования, аппараты часто выходят из строя, трудно получить качественный продукт заданного состава.However, this mixer and all of the above devices have one common drawback - the duration of dispersion, the devices often fail, it is difficult to obtain a high-quality product of a given composition.
Наиболее близким техническим решением является роторный диспергатор (Заявка WO 01/14049, М.кл. B 01 F 11/02, 2001), который можно использовать в пищевой промышленности, а также в различных технологических процессах, где требуется интенсивное перемешивание, гомогенизация и приготовление эмульсий. Роторный диспергатор состоит из ротора, насаженного на вал, статора, имеющего соосный ряд зубьев и внешний концентрический ряд спрямляющих лопаток, охватывающих ротор снаружи, ширина радиальных прорезей между спрямляющими лопатками статора в несколько раз меньше их длины. Ротор имеет крыльчатку в виде прямых или изогнутых лопастей, а также соосный ряд лопаток.The closest technical solution is a rotary dispersant (Application WO 01/14049, Mcl B 01 F 11/02, 2001), which can be used in the food industry, as well as in various technological processes that require intensive mixing, homogenization and preparation emulsions. A rotary disperser consists of a rotor mounted on a shaft, a stator having a coaxial row of teeth and an external concentric row of straightening blades covering the rotor from the outside, the width of the radial slots between the straightening blades of the stator is several times smaller than their length. The rotor has an impeller in the form of straight or curved blades, as well as a coaxial row of blades.
Описанный роторный диспергатор для получения пищевых продуктов размещают в различных местах емкости (сверху, снизу, сбоку). После загрузки исходных компонентов в емкость включают роторный диспергатор, и жидкая среда с твердыми компонентами поступает в полость ротора. Центробежной силой, а также лопастями, твердые включения прижимаются к статору и интенсивно сострагиваются зубьями статора, чем достигается предварительное измельчение материала. Образованные за счет затыловки углы заставляют работать статор подобно напильнику, надежно и быстро измельчая обрабатываемый материал, который, увлекаемый жидкой средой, проходит через прорези и подвергается в потоке акустической обработке. Обработанный материал покидает роторный диспергатор и поступает снова в емкость.The described rotary dispersant for obtaining food products is placed in various places of the container (top, bottom, side). After loading the starting components into the vessel, a rotary dispersant is included, and a liquid medium with solid components enters the rotor cavity. By centrifugal force, as well as by the blades, solid inclusions are pressed against the stator and are intensely cut by the teeth of the stator, thereby achieving preliminary grinding of the material. The angles formed by the backing make the stator work like a file, reliably and quickly grinding the processed material, which, carried away by the liquid medium, passes through the slots and is subjected to acoustic processing in the stream. The treated material leaves the rotary dispersant and enters the tank again.
Предлагаемое устройство для получения пищевых продуктов позволяет получать продукты различной вязкости с равномерно распределенными дисперсными частицами.The proposed device for producing food products allows to obtain products of various viscosities with uniformly distributed dispersed particles.
Однако предлагаемое устройство требует дальнейших улучшений его отдельных узлов и их взаимосвязи при работе устройства, которые позволяют подвергать тепловой обработке и гомогенизации любые продукты, проводить различные процессы с заданными параметрами и получать продукты требуемого качества на простом и надежном в эксплуатации оборудовании.However, the proposed device requires further improvements of its individual nodes and their relationship to the operation of the device, which allows you to heat-treat and homogenize any products, carry out various processes with specified parameters and obtain products of the required quality on simple and reliable equipment.
Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является разработка устройства для тепловой обработки и гомогенизации, надежного в работе и позволяющего интенсифицировать процессы тепловой обработки с одновременным проведением гомогенизации и получать продукты высокого качества.The problem solved by the invention is the development of a device for heat treatment and homogenization, reliable in operation and allowing to intensify the processes of heat treatment with simultaneous homogenization and to obtain high quality products.
Поставленная задача решается с помощью устройства для тепловой обработки и гомогенизации, включающего роторный диспергатор, установленный в емкости, привод, отверстия для загрузки и выгрузки продукта. Емкость закрыта плитой, через отверстие в которой установлен диспергирующий узел, в плите выполнено отверстие для загрузки продукта, в нижней части емкости выполнено отверстие для выгрузки, в котором установлен запорный клапан, диспергирующий узел представляет собой разъемный корпус, в котором в подшипниковых опорах размещен свободно вращающийся вал, консольно выступающий внутрь емкости, на выступающем конце вала установлен ротор, а статор установлен на корпусе диспергирующего узла.The problem is solved using a device for heat treatment and homogenization, including a rotary disperser installed in the tank, drive, holes for loading and unloading the product. The container is closed by a plate, through the opening in which the dispersing unit is installed, a hole for loading the product is made in the plate, an unloading hole is made in the lower part of the container, in which the shut-off valve is installed, the dispersing unit is a detachable housing in which freely rotating is placed in the bearing supports a shaft cantilever protruding into the container, a rotor is installed on the protruding end of the shaft, and a stator is mounted on the housing of the dispersing assembly.
На уровне плиты установлена нижняя подшипниковая опора, а вторая опора установлена в верхней части корпуса диспергирующего узла.At the level of the plate, a lower bearing support is installed, and a second support is installed in the upper part of the housing of the dispersing assembly.
Нижняя подшипниковая опора включает, по крайней мере, два подшипника, один из которых является основным, а второй вспомогательным, снизу, со стороны осевого давления на вал, установлен вспомогательный подшипник с зазором между корпусом подшипника и наружным кольцом подшипника, а упругий элемент установлен перед вспомогательным подшипником, причем упругий элемент выполнен опирающимся на наружную обойму вспомогательного подшипника со стороны осевого давления на вал непосредственно или через упор, а со стороны корпуса - на прижим, который соединен с корпусом таким образом, чтобы обеспечить упругому элементу заданную величину деформации.The lower bearing support includes at least two bearings, one of which is the main one, and the second auxiliary, from below, from the side of the axial pressure on the shaft, an auxiliary bearing is installed with a gap between the bearing housing and the bearing outer ring, and the elastic element is installed in front of the auxiliary bearing, and the elastic element is made resting on the outer cage of the auxiliary bearing from the side of the axial pressure on the shaft directly or through the stop, and from the side of the housing - on the clamp, which connected to the housing in such a way as to provide the elastic element with a predetermined amount of deformation.
Дополнительно в емкость установлена низкооборотная мешалка с приводом через отверстие в плите для интенсификации теплообмена при отключенном диспергаторе, когда требуется охлаждение продукта по технологии.In addition, a low-speed mixer with a drive through a hole in the plate is installed in the tank to intensify heat transfer when the disperser is turned off, when product cooling by technology is required.
Для устранения застойных зон в обрабатываемом продукте и повышения качества продукта отверстие для выгрузки снабжено запорным клапаном, включающим затвор в форме полого цилиндра, уплотнительный элемент, перепускные окна, приводное устройство для перемещения полого цилиндра, затвор выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения в охватывающем его цилиндре и заглушен с торца, входящего в отверстие емкости, а на полом цилиндре затвора у этого торца выполнено одно или несколько перепускных окон и, по крайней мере, одно радиальное гидравлическое уплотнение. Таким образом, в запертом состоянии торец затвора играет роль фрагмента стенки емкости.To eliminate stagnant zones in the processed product and to improve the quality of the product, the discharge opening is equipped with a shut-off valve, including a shutter in the form of a hollow cylinder, a sealing element, bypass windows, a drive device for moving the hollow cylinder, the shutter is made with the possibility of reciprocating movement in the cylinder enclosing it and muffled from the end that enters the opening of the tank, and on the hollow cylinder of the shutter at this end one or more bypass windows and at least one for the sake of total hydraulic seal. Thus, in the locked state, the end face of the shutter plays the role of a fragment of the vessel wall.
В верхней части емкости установлен узел мойки и сепарации пены, выполненный в виде неподвижной внутренней вихревой камеры с тангенциальным каналом и штуцером для сброса пара и подачи воды в верхней части и крыльчатки, посаженной на вал диспергирующего узла.A foam washing and separation unit is installed in the upper part of the tank, made in the form of a fixed internal vortex chamber with a tangential channel and a fitting for venting steam and supplying water in the upper part and the impeller mounted on the shaft of the dispersing unit.
Вихревая камера сформирована концентрической выемкой во фланце корпусной детали диспергирующего узла, являющемся одновременно прижимом упругого элемента нижней подшипниковой опоры, а в центральной части фланца выполнено концентрическое отверстие в виде сопла.The vortex chamber is formed by a concentric recess in the flange of the housing part of the dispersing unit, which is simultaneously a clamp of the elastic element of the lower bearing support, and in the central part of the flange a concentric hole is made in the form of a nozzle.
Емкость снабжена рубашкой для подачи хладо- или теплоносителя для более быстрого охлаждения или нагрева продукта.The tank is equipped with a jacket for supplying coolant or coolant for faster cooling or heating of the product.
По предпочтительному варианту выполнения роторного диспергатора на роторе установлена дополнительно крыльчатка в виде прямых или изогнутых лопастей, а статор имеет дополнительно внешний концентрический ряд спрямляющих лопаток, охватывающий ротор снаружи.According to a preferred embodiment of the rotary dispersant, the impeller is additionally equipped with an impeller in the form of straight or curved blades, and the stator has an additional external concentric row of straightening blades covering the rotor from the outside.
Для обеспечения тепловой обработки продукта без использования дополнительных теплоносителей предпочтительно потребляемая механическая мощность роторного диспергатора в диапазоне рабочих температур удовлетворяет требованию:To ensure heat treatment of the product without the use of additional coolants, preferably the consumed mechanical power of the rotary dispersant in the operating temperature range satisfies the requirement:
где W - потребляемая роторным диспергатором тепловой обработки механическая мощность (Вт), W* - суммарная мощность тепловых потерь (Вт), 
С целью улучшения качества продукта, избежания его перегрева и исключения нагарообразования мгновенный массовый расход продукта через роторный диспергатор удовлетворяет требованиюIn order to improve the quality of the product, to avoid overheating and to prevent carbon formation, the instant mass flow of the product through a rotary disperser satisfies the requirement
где Q - мгновенный массовый расход продукта через роторный диспергатор (кг/с), W - механическая мощность, потребляемая роторным диспергатором (Вт), а τ=Т-То - максимальный допустимый перегрев продукта относительно температуры обработки (град).where Q is the instantaneous mass flow rate of the product through the rotary dispersant (kg / s), W is the mechanical power consumed by the rotary dispersant (W), and τ = Т-Т о is the maximum allowable overheating of the product relative to the processing temperature (degrees).
На фиг.1 показан общий вид устройства для тепловой обработки и гомогенизации, на фиг.2 - диспергирующий узел, на фиг.3 - в увеличенном масштабе нижняя подшипниковая опора и примыкающий к ней узел мойки и сепарации, на фиг.4 - запорный клапан для выгрузки продукта.In Fig.1 shows a General view of the device for heat treatment and homogenization, Fig.2 is a dispersing unit, Fig.3 is an enlarged scale of the lower bearing support and the adjacent washing and separation unit, Fig.4 is a shut-off valve for product unloading.
Устройство содержит станину 1 с укрепленной на ней плитой 2 и емкостью 3 и высокооборотный диспергирующий узел 4 с приводом 5. Устройство может иметь также низкооборотную мешалку 6 с приводом 7. Емкость 3 может быть выполнена съемной; в этом случае она своим фланцем через гидравлическое уплотнение присоединяется снизу к плите 2 с помощью быстросъемных прихватов 8. Таким образом, плита 2 играет роль крышки емкости 3. Плита 2 имеет отверстия, в которых с помощью фланцевого соединения крепится диспергирующий узел 4 и привод 7 мешалки 6. Плита 2 также имеет входной патрубок 9 для загрузки продукта внутрь емкости 3 через отверстие, выполненное в плите 2. Емкость 3 в нижней части имеет отверстие 10 для выгрузки продукта, снабженное запорным клапаном 11. Емкость 3 может быть снабжена рубашкой 12 для подачи в нее хладо- или теплоносителя с целью охлаждения или дополнительного нагрева продукта.The device comprises a bed 1 with a plate 2 mounted on it and a
Диспергирующий узел 4 содержит разъемный корпус, в котором в подшипниковых опорах 13 и 14 размещается свободно вращающийся вал 15, консольно выступающий внутрь емкости 3. Вал 15 через муфту 16 или другое передаточное устройство приводится во вращение электродвигателем (привод 5). На выступающем внутрь емкости 3 конце вала 15 крепится рабочий инструмент, например ротор 17 роторного диспергатора, изготовленного по патенту РФ №2156648; статор 18 роторного диспергатора при этом крепится к выступающей внутрь емкости 3 корпусной детали диспергирующего узла 4 - гильзе 19. Нижняя подшипниковая опора 14 (ближняя к плите) выполнена в виде подшипникового узла, изображенного на Фиг.3. Подшипниковый узел содержит корпус 20, в котором посажена наружная обойма основного подшипника 21, и вал 15, на котором посажены внутренние обоймы основного 21 и вспомогательного 22 подшипников, как показано на Фиг.3. Наружная обойма вспомогательного подшипника 22 в корпусе 20 подшипникового узла расположена с радиальным зазором h, а в осевом направлении поджимается упругим элементом 23, опирающимся на нее непосредственно или через промежуточный упор 24. Деформацию упругого элемента 23 с заранее выбранной силой упругости обеспечивает прижим 25, который также является одновременно фланцем гильзы 19 - корпусной детали диспергирующего узла 4.The dispersing assembly 4 comprises a detachable housing in which a freely rotating
В качестве основного подшипника 21 может применяться предпочтительно шариковый радиальный или радиально-упорный подшипник, но при больших перепадах температуры, высокой осевой и низкой радиальной нагрузке предпочтительно применение конического роликового подшипника. В качестве вспомогательного подшипника 22 может применяться любой подшипник качения, способный воспринимать осевую нагрузку.As the main bearing 21, a radial ball or angular contact ball bearing can preferably be used, but with large temperature differences, high axial and low radial load, a tapered roller bearing is preferred. As the auxiliary bearing 22, any rolling bearing capable of absorbing axial load can be used.
Конструкция упругого элемента 23 может быть различна в зависимости от удобства ее применения в конкретной реализации подшипникового узла. На Фиг.3, например, показан упругий элемент 23 в виде простейшей дисковой пружины. Возможно применение также витых, тарельчатых и других металлических пружин или прокладок из упругого материала, например маслостойкой резины.The design of the
Для нормальной работы подшипникового узла необходимо, чтобы вторая подшипниковая опора 13 вала 15 не давала его осевого закрепощения. Желательно, чтобы деформация упругого элемента 23 намного (в несколько раз) превышала осевое линейное расширение элементов конструкции между опорным торцом наружной обоймы основного подшипника 21 и поверхностью прижима 25, поджимающей упругий элемент 23. Жесткость и деформация упругого элемента 23 должны выбираться так, чтобы сила упругости была достаточна для преодоления сопротивления и компенсации возможного встречного осевого усилия, но не перегружала основной подшипник 21.For normal operation of the bearing assembly, it is necessary that the
Задача уплотнения вала 15 решается применением стандартных средств, например армированной резиновой манжеты 26, для предотвращения попадания смазки в продукт и применением узла мойки и сепарации пены для предотвращения вытекания продукта и попадания его в подшипниковый узел. Узел мойки и сепарации пены формируется корпусными деталями диспергирующего узла 4 и посаженной на вал крыльчаткой 27. Сброс образующегося при работе пара, а также подача воды для механической мойки соприкасающихся с продуктом частей устройства осуществляется через тангенциальный канал и штуцер 28 на корпусе диспергирующего узла 4.The task of sealing the
Прижим 25 упругого элемента 23, являющийся одновременно фланцем гильзы 19 - корпусной детали диспергирующего узла 4, выполняет одновременно и вторую функцию: в верхней части прижим 25 имеет концентрическую выемку для образования пространства вихревой камеры 29, которая сверху ограничена поверхностью упругого элемента 23. В центральной части фланца-прижима 25 выполнено сопло 30.The
Клапан 11 состоит из затвора 31 в форме полого цилиндра, заглушенного с одного торца и имеющего у этого торца элемент 32 радиального гидравлического уплотнения и одно или несколько окон 33, перемещаемого в осевом направлении каким-либо приводным устройством внутри охватывающего его цилиндра 34, при необходимости имеющего на внутренней кромке соответствующего торца фаску или скругление для захода элемента уплотнения 32 внутрь.The valve 11 consists of a
В приведенной на Фиг.4 реализации цилиндр 34 вворачивается по резьбе в укрепленный на емкости 3 патрубок 35 заподлицо с его обращенным внутрь емкости торцом и стопорится гайкой 36. Затвор 31 имеет дополнительный элемент уплотнения 32 для предотвращения утечки в открытом состоянии и резьбовой патрубок 37 для подключения гибкого трубопровода. Для придания осевого движения затвору 31 служат винтовой паз 38 и толкатель, состоящий из поворотной втулки 39 и откидной планки 40 с пальцем 41 на шарнире 42 и снабженный свинчивающейся рукояткой 43, служащей одновременно фиксатором откидной планки 40. В рабочем положении палец 41 входит в винтовой паз 38 и, скользя по нему при вращении толкателя рукояткой 43, придает осевое движение затвору 31. От поворота затвор 31 предохраняет имеющийся на нем штифт, при движении скользящий по продольному пазу на внутренней поверхности цилиндра (штифт и продольный паз на Фиг.4 не видны).In the embodiment shown in FIG. 4, the
При изготовлении роторного диспергатора по патенту РФ №2156648 статор 18 имеет центральное входное отверстие 44, обращенное вниз. Статор 18 имеет соосные ряды зубьев 45 и спрямляющих лопаток 46. Ротор 17 представляет собой диск, на котором имеется крыльчатка в виде прямых или изогнутых лопастей 47, а также соосный ряд лопаток 48. Крыльчатка и лопатки ротора могут быть выполнены съемными.In the manufacture of the rotary dispersant according to the patent of the Russian Federation No. 2156648, the
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Продукт загружается в емкость 3 через входной патрубок 9: после загрузки роторный диспергатор должен быть погружен в продукт. Затем включается привод 5 диспергирующего узла 4 и продукт циркулирует через роторный диспергатор (например, роторный диспергатор по патенту №2156648), подвергаясь одновременно нагреванию (возможно, вплоть до температуры кипения или даже кипячению) и гомогенизации. Обрабатываемый продукт подается через центральное входное отверстие 44 статора в полость ротора 17. Центробежной силой, а также лопастями 47, твердые включения прижимаются к статору и интенсивно сострагиваются зубьями 45, чем достигается предварительное измельчение материала.The product is loaded into the
В предлагаемом устройстве узел для мойки и сепарации пены соприкасается с нижней подшипниковой опорой, что позволяет упростить сборку подшипникового узла, уменьшить количество используемых деталей и снизить стоимость изготовления устройства. При обработке продукта емкость 3 соединяется с атмосферой через вихревую камеру 29, тангенциальный канал (на чертеже не показан) и штуцер 28. Образующаяся при работе пена стремится выйти из емкости 3. Попадая на лопатки вращающейся крыльчатки 27, пена разрушается и образует на них пленку жидкости, которая центробежной силой отбрасывается обратно в емкость 3. Выступающая вниз острая кромка сопла 30 нижней торцевой стенки вихревой камеры 29 преграждает путь пристеночному потоку пены и пленки жидкости, увлекаемой выходящим паром. Пар выходит из устройства в атмосферу через штуцер 28.In the proposed device, the node for washing and separating the foam is in contact with the lower bearing support, which allows to simplify the assembly of the bearing assembly, reduce the number of parts used and reduce the manufacturing cost of the device. When processing the product, the
Таким образом, устройство работает без угрозы выливания продукта и повышения давления внутри емкости.Thus, the device operates without the threat of pouring out the product and increasing the pressure inside the tank.
Проведение мойки устройства описано в патенте РФ №2182837 (МПК B 01 D 19/02). При мойке моющая жидкость через штуцер 28 и тангенциальный канал под давлением подается в камеру 29 вдоль ее боковой стенки. Благодаря наличию у жидкости углового момента относительно оси камеры 29 скорость жидкости по мере приближения к оси увеличивается, а давление понижается. Жидкость выходит из камеры 29 через зазор между валом и нижней торцевой стенкой камеры 29, уже обладая значительной скоростью. Срываясь с острой кромки сопла 30, она попадает на вращающиеся лопатки 27 и разбрасывается ими в стороны с образованием большого количества высокоскоростных брызг, что и обеспечивает моющий эффект.The washing of the device is described in the patent of the Russian Federation No. 2182837 (IPC B 01
Подшипниковые опоры в предлагаемом устройстве работают в жестких условиях из-за большого перепада температур. Описанная выше реализация подшипниковых опор вала обеспечивает работоспособность устройства во всем рабочем цикле в очень широком диапазоне рабочих температур.Bearing supports in the proposed device operate in harsh conditions due to the large temperature difference. The implementation of the shaft bearings described above ensures the operability of the device throughout the entire operating cycle in a very wide range of operating temperatures.
Осевое усилие, создаваемое упругим элементом 23, через элементы конструкции передается на внутреннюю обойму основного подшипника 21, что обеспечивает его вращение без люфтов. Поскольку упругая сила нормируется при выборе упругого элемента 23 и в процессе работы мало изменяется из-за малого изменения деформации, она не может привести к перегрузке и заклиниванию подшипника. В то же время, деформация упругого элемента 23 может быть достаточно велика, и при конструировании это позволяет избавиться от введения жестких допусков на продольные размеры, от дистанционных элементов и регулировочных устройств.The axial force created by the
При малых перепадах температуры конструкция способна сохранять стойкость к радиальной тепловой деформации и вращаться без заклинивания за счет ресурса подшипника и его посадки. Однако при большом перепаде температуры в качестве основного, а в особо тяжелых случаях и в качестве вспомогательного, необходимо применять конический роликоподшипник, способный преобразовать радиальные тепловые деформации обойм в их осевое смещение, допустимое благодаря наличию упругого элемента. Таким образом, при любом перепаде температуры подшипники сохраняют свою работоспособность благодаря ограниченности радиальной и осевой нагрузки независимо от величины тепловых деформаций.At small temperature differences, the design is able to maintain resistance to radial thermal deformation and rotate without jamming due to the resource of the bearing and its fit. However, with a large temperature difference, as a main, and in especially severe cases, and as an auxiliary one, it is necessary to use a tapered roller bearing capable of converting the radial thermal deformations of the cages into their axial displacement, permissible due to the presence of an elastic element. Thus, at any temperature difference, the bearings retain their performance due to the limited radial and axial loads, regardless of the magnitude of thermal deformation.
Изображенный на Фиг.4 запорный клапан удобен для применения на емкостях для гомогенизации смесей, имеющих плотные включения. При применении в таких аппаратах запорных клапанов широко распространенных известных конструкций запорный клапан зачастую располагается на некотором удалении от стенки емкости, и в присоединительном патрубке клапана при циркуляции смеси в емкости образуется застойная зона, попав в которую, включения не могут быть увлечены потоком и в процессе гомогенизации смеси остаются не измельченными. Применение клапана описанной конструкции позволяет избежать этого недостатка, поскольку в запертом состоянии торец затвора играет роль фрагмента стенки емкости, как показано на Фиг.4.The shut-off valve shown in FIG. 4 is convenient for use on containers for homogenizing mixtures having tight inclusions. When using shut-off valves of widely known known designs in such apparatuses, the shut-off valve is often located at some distance from the vessel wall, and in the connecting pipe of the valve when the mixture is circulating in the container, a stagnant zone is formed, having got into it, inclusions cannot be entrained by the flow during homogenization mixtures are not crushed. The use of the valve of the described construction avoids this drawback, since in the locked state the end face of the shutter plays the role of a fragment of the wall of the tank, as shown in FIG. 4.
Применение клапана с толкателем приведенной выше конструкции обеспечивает также быстроту и легкость разборки и тщательной мойки клапана, что очень важно при использовании его в пищевом оборудовании. Для разборки клапана достаточно вывинтить рукоятку 43, откинуть планку 40 с пальцем 41 и вынуть затвор 31 из цилиндра 34. После разборки все загрязняемые продуктом части вентиля доступны для тщательной мойки, чего трудно добиться при применении устройств других конструкций.The use of a valve with a pusher of the above design also provides quick and easy disassembly and thorough washing of the valve, which is very important when used in food equipment. To disassemble the valve, it is enough to unscrew the
Для осуществления тепловой обработки продукта на предлагаемом устройстве потребляемая мощность должна удовлетворять требованиюFor the implementation of heat treatment of the product on the proposed device, the power consumption must satisfy the requirement
где W - потребляемая устройством тепловой обработки механическая мощность (Вт), W* - суммарная мощность тепловых потерь (Вт), 
С применением роторно-диспергирующего аппарата, создающего циркуляцию через себя, имеется опасность возникновения местного перегрева продукта в нем. Для его устранения необходимо, чтобы устройство для тепловой обработки удовлетворяло также требованиюWith the use of a rotary-dispersing apparatus that creates circulation through itself, there is a risk of local overheating of the product in it. To eliminate it, it is necessary that the device for heat treatment also satisfy the requirement
где Q - мгновенный массовый расход продукта через роторно-диспергирующий аппарат (кг/с), W - механическая мощность, потребляемая нагревателем (Вт), а τ=Т-То - максимальный допустимый перегрев продукта относительно температуры обработки (град).where Q is the instantaneous mass flow rate of the product through the rotary dispersing apparatus (kg / s), W is the mechanical power consumed by the heater (W), and τ = T-T о is the maximum allowable overheating of the product relative to the processing temperature (deg).
В нижеследующих примерах показана работа предлагаемого устройства по приготовлению конкретных продуктов.The following examples show the operation of the proposed device for the preparation of specific products.
Пример 1Example 1
Варка томатного кетчупа.Cooking tomato ketchup.
Содержание воды в продукте - 85%. Фазовые переходы, а также экзо- и эндотермические реакции в продукте при варке на эффективной теплоемкости продукта практически не сказываются, поэтому теплоемкость продукта можно оценить величиной С=4 кДж/(кг·град); Мi=0.The water content in the product is 85%. Phase transitions, as well as exothermic and endothermic reactions in the product during cooking, have practically no effect on the effective heat capacity of the product; therefore, the heat capacity of the product can be estimated at C = 4 kJ / (kg · deg); M i = 0.
По технологии приготовления максимальная температура варки составляет 95°С и длительность этой технологической стадии не более 20 мин. В устройство для тепловой обработки согласно рецептуре заливают горячую воду и загружают смесь исходных компонентов. Температура начала варки - 80°С, диапазон рабочих температур составляет 80-95°С. Перед выгрузкой готового продукта выдержка при температуре 90-95°С около 5 мин. Порция подвергаемого варке продукта m=50 кг.According to the cooking technology, the maximum cooking temperature is 95 ° C and the duration of this technological stage is no more than 20 minutes. Hot water is poured into the heat treatment device according to the recipe and the mixture of the starting components is loaded. The temperature of the start of cooking is 80 ° C, the operating temperature range is 80-95 ° C. Before unloading the finished product, exposure at a temperature of 90-95 ° C for about 5 minutes The portion of the cooked product is m = 50 kg.
Естественное остывание указанной порции продукта в устройстве при температуре окончания варки (95°С) происходит с темпом примерно в 0,5 град/мин или 0,008 град/с, что соответствует оценочной мощности теплопотерь W*=1,6 кВт.Natural cooling of the indicated portion of the product in the device at the end temperature of cooking (95 ° C) occurs at a rate of about 0.5 deg / min or 0.008 deg / s, which corresponds to the estimated heat loss power W * = 1.6 kW.
Общая длительность стадии варки - 20 мин. С учетом длительности горячей выдержки и затрат времени на загрузку-выгрузку время нагрева не должно превышать 10 мин, что соответствует темпу нагрева в 1,5 град/мин или
Вычисление по формуле 
Пример 2Example 2
Проведение пастеризации жидкого меланжа.Pasteurization of liquid melange.
Как и в предыдущем примере, продукт имеет большое содержание воды. Фазовые переходы и химические превращения в продукте отсутствуют Мi=0.As in the previous example, the product has a high water content. Phase transitions and chemical transformations in the product are absent M i = 0.
Пастеризацию продукта осуществляют при температуре 60±2°С в течение 20 мин. Допустимый перегрев продукта относительно температуры пастеризации (60°С) - τ=2 град.Pasteurization of the product is carried out at a temperature of 60 ± 2 ° C for 20 minutes Permissible overheating of the product relative to the pasteurization temperature (60 ° C) - τ = 2 deg.
Порция подвергаемого тепловой обработке продукта m=50 кг. Начальная температура продукта 25°С, требуемое время достижения температуры пастеризации 15 мин.The portion of the product subjected to heat treatment is m = 50 kg. The initial temperature of the product is 25 ° C, the required time to reach the pasteurization temperature is 15 minutes.
Пастеризацию проводят в предлагаемом устройстве.Pasteurization is carried out in the proposed device.
Поддержание температуры пастеризации в указанных пределах осуществляют путем многократных кратковременных включений роторного диспергатора.Maintaining the pasteurization temperature within the specified limits is carried out by repeated short-time inclusions of the rotary dispersant.
Оценка для мощности тепловых потерь при температуре обработки дает значение W*=0,5 кВт. По приведенным требованиям скорость начального нагревания должна быть не ниже 2,33 град/мин или
Вычисление по формуле
Применение формулы
Применение предлагаемых формул для определения потребляемой мощности позволяет полностью решить проблему образования нагара, улучшить качество продукта за счет уменьшения его перегрева и при соответствующей мощности устройства существенно сократить время выхода на режим тепловой обработки без риска снижения качества продукта и без применения теплообменных устройств, сложных и габаритных из-за требования большой площади поверхности теплообмена.The application of the proposed formulas for determining the power consumption allows you to completely solve the problem of soot formation, improve the quality of the product by reducing its overheating and with the appropriate power of the device, significantly reduce the time it takes to go to the heat treatment mode without risk of lowering the quality of the product and without the use of heat exchangers, complex and -for the requirement of a large heat exchange surface area.
Таким образом, в предлагаемом устройстве связаны в единое целое достаточно сложные узлы, работающие в жестких условиях, упрощена их сборка и эксплуатация, устройство надежно в работе и позволяет полностью решить проблему образования нагара, улучшить качество продукта за счет уменьшения его перегрева и при соответствующей мощности устройства существенно сократить время выхода на режим тепловой обработки.Thus, in the proposed device, rather complex units operating in harsh conditions are connected into a single unit, their assembly and operation is simplified, the device is reliable in operation and allows you to completely solve the problem of carbon formation, improve the quality of the product by reducing its overheating and with the corresponding power of the device significantly reduce the time required to reach the heat treatment mode.
Устройство позволяет получать продукты требуемого состава и желаемых физико-химических свойств и может найти самое широкое применение.The device allows to obtain products of the required composition and the desired physico-chemical properties and can find the widest application.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004114974/15A RU2262979C1 (en) | 2004-05-17 | 2004-05-17 | Device for heat treatment and homogenization of products |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004114974/15A RU2262979C1 (en) | 2004-05-17 | 2004-05-17 | Device for heat treatment and homogenization of products |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2262979C1 true RU2262979C1 (en) | 2005-10-27 |
Family
ID=35864216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004114974/15A RU2262979C1 (en) | 2004-05-17 | 2004-05-17 | Device for heat treatment and homogenization of products |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2262979C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2500465C1 (en) * | 2012-06-14 | 2013-12-10 | Владимир Григорьевич Макаренко | Device for heat treatment and evaporation of fluids |
| RU2673514C1 (en) * | 2017-09-21 | 2018-11-27 | Акционерное общество "Тюменский аккумуляторный завод" | Device for mixing components of gel electrolyte |
-
2004
- 2004-05-17 RU RU2004114974/15A patent/RU2262979C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2500465C1 (en) * | 2012-06-14 | 2013-12-10 | Владимир Григорьевич Макаренко | Device for heat treatment and evaporation of fluids |
| RU2673514C1 (en) * | 2017-09-21 | 2018-11-27 | Акционерное общество "Тюменский аккумуляторный завод" | Device for mixing components of gel electrolyte |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3194540A (en) | Homogenizing apparatus | |
| CA2872918C (en) | Temperature-controlled thermokinetic mixer | |
| US20080025144A1 (en) | In-line mixing system and method | |
| US3495951A (en) | Screw reactor | |
| JP6276493B2 (en) | Heat exchanger | |
| CN108261953B (en) | Environment-friendly self-cleaning type ink dilution unit | |
| RU2262979C1 (en) | Device for heat treatment and homogenization of products | |
| CN207708944U (en) | A kind of Cooling or heating jar | |
| JPH0975698A (en) | Method and apparatus for high seed agitation | |
| KR100438051B1 (en) | Agitator | |
| US8752778B2 (en) | Mill and method of milling | |
| JP2005279348A (en) | Stirring device | |
| JPH0568295B2 (en) | ||
| CN205164554U (en) | High -efficient heterogeneous agitated vessel | |
| US3214147A (en) | Freezer construction | |
| CN219376766U (en) | High shear tank capable of fully shearing | |
| CN106582359A (en) | High efficient heterogeneous stirring equipment | |
| CN210584697U (en) | Chemical circulating stirrer | |
| RU2156648C1 (en) | Rotary disperser | |
| CN221131743U (en) | Vertical powder backflow stirring device | |
| JP2726822B2 (en) | Film type heat exchange reaction method and apparatus | |
| CN219540129U (en) | Degreasing agent agitator tank | |
| CN221492328U (en) | Leather auxiliary agent emulsifying and dispersing device | |
| CN214863570U (en) | A reation kettle agitator for sensitization feed liquid configuration | |
| CN206868209U (en) | Reactor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20060707 |
|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20160531 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200518 |