RU2757743C1

RU2757743C1 - Dispersant

Info

Publication number: RU2757743C1
Application number: RU2021100956A
Authority: RU
Inventors: Сергей Дмитриевич Руднев; Лариса Александровна Маюрникова; Анна Юрьевна Кожевникова; Николай Викторович Горников; Роман Владимирович Крюк
Priority date: 2021-01-18
Filing date: 2021-01-18
Publication date: 2021-10-21

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: dispersant is designed to produce stable dispersed systems containing a fibrous solid phase, and can be used in the food, chemical, pharmaceutical and other industries. The dispersant contains a housing with inlet and outlet pipes with a coaxially mounted rotor and stator with working elements in the form of concentrically arranged teeth. The rotor teeth are mounted on axes with the possibility of free rotation, the axes are installed in front of the center of mass of the teeth in the direction of rotation, and friction pads made of abrasive material are fixed on the outer surface of the rotor teeth.

EFFECT: invention provides an increase in the degree of grinding during the dispersion of liquid dispersed systems containing a fibrous solid phase.

1 cl, 3 dwg

Description

Устройство предназначено для получения стабильных дисперсных систем, содержащих волокнистую твердую фазу, и может быть использовано в пищевой, химической, фармацевтической и других отраслях промышленности.The device is designed to obtain stable dispersed systems containing a fibrous solid phase, and can be used in food, chemical, pharmaceutical and other industries.

Известен роторно-пульсационный аппарат (Пат .2309791 Российская Федерация МПК⁷ B01F 7/00 B01F 7/28 / Роторно-пульсационный аппарат с направляющими лопастями / Иванец Г.Е., Светкина Е.А. Грунич С.В., Ядута А.З. Заявитель: Иванец Г.Е., Светкина Е.А., Грунич С.В., Ядута А.З. заявл. 12.12.2005, опубл. 10.11.2007), который содержит корпус с установленным в нем ротором, на основании которого выполнены отверстия. В корпусе аппарата на внешней стороне ротора установлены лопасти полусферической формы, которые расположены около отверстий основания ротора. Недостатком данного устройства является невысокая эффективность процесса за счет постоянной величины зазора между ротором и статором, что не обеспечивает достаточный истирающий эффект для разрушения волокнистых частиц.Known rotary-pulsating apparatus (Pat. 2309791 Russian Federation IPC ⁷ B01F 7/00 B01F 7/28 / Rotary-pulsating apparatus with guide blades / G.E. Ivanets, E.A. Svetkina, S.V. Grunich, A. Z. Applicant: Ivanec G.E., Svetkina E.A., Grunich S.V., Yaduta A.Z.applicable 12.12.2005, published 10.11.2007), which contains a housing with a rotor installed in it, on the base of which holes are made. In the body of the apparatus on the outer side of the rotor, hemispherical blades are installed, which are located near the holes in the rotor base. The disadvantage of this device is the low efficiency of the process due to the constant value of the gap between the rotor and the stator, which does not provide a sufficient abrasive effect for the destruction of fibrous particles.

Известен роторно-пульсационный аппарат (Пат. 2299091 Российская Федерация МПК⁷ B01F 3/08 B01F 7/28 / Роторно-пульсационный аппарат для получения преимущественно систем "жидкость-жидкость" / Сакович Г.В., Василишин М.С., Кухленко А.А., Сысолятин С.В., Карпов А.Г. Заявитель: Сакович Г.В., Василишин М.С., Кухленко А.А., Сысолятин С.В., Карпов А.Г. заявл. 16.11.2005, опубл. 20.05.2007), включающий рабочую камеру с устройством ввода контактирующих фаз и патрубком вывода эмульсии, концентрично установленными в ней ротором и статором, имеющими радиальные каналы. Устройство ввода контактирующих фаз выполнено в виде инжекционного узла смешения, при этом сопло расположено непосредственно в камере аппарата. Центральная часть ротора имеет форму усеченного конуса с углублением в вершине и, по крайней мере, с двумя концентричными кольцевыми выступами на боковой поверхности. Недостатком данной конструкции является недостаточная эффективность процесса при переработке дисперсных систем, содержащих волокна из-за недостаточного истирания последних в кольцевом зазоре между статором и ротором.Known rotary-pulsating apparatus (Pat. 2299091 Russian Federation IPC ⁷ B01F 3/08 B01F 7/28 / Rotary-pulsating apparatus for producing mainly liquid-liquid systems / Sakovich G.V., Vasilishin M.S., Kuhlenko A .A., Sysolyatin S.V., Karpov A.G. Applicant: Sakovich G.V., Vasilishin M.S., Kukhlenko A.A., Sysolyatin S.V., Karpov A.G., application 16.11. 2005, publ. 20.05.2007), including a working chamber with a device for entering contacting phases and an emulsion outlet pipe, concentrically installed in it by a rotor and a stator with radial channels. The device for introducing contacting phases is made in the form of an injection mixing unit, with the nozzle located directly in the chamber of the apparatus. The central part of the rotor has the shape of a truncated cone with a depression at the top and at least two concentric annular protrusions on the lateral surface. The disadvantage of this design is the insufficient efficiency of the process when processing dispersed systems containing fibers due to insufficient abrasion of the latter in the annular gap between the stator and the rotor.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является многосекционный роторно-пульсационный аппарат (Пат.2257257 Российская Федерация МПК⁷ B01F 7/00 B01F 7/28 / Многосекционный роторно-пульсационный аппарат / Иванец Г.Е., Грунич С.В., Светкина Е.А., Артемасов В.В., Аверкин С.В. Заявитель: Иванец Г.Е., Грунич С.В., Светкина Е.А., Артемасов В.В., Аверкин С.В. заявл. 15.03.2004, опубл. 27.07.2005), который содержит корпус с установленными в нем ротором и статором с рабочими элементами в виде зубьев. Корпус аппарата разделен на две секции перегородками, в которых имеются отверстия различного диаметра. Одна из перегородок насажена на вал к основанию ротора и прикреплена к нему шпонкой, а вторая расположена в средней части корпуса, причем нижней стороной опирается на втулку, надетую на вал, а верхней стороной закреплена гайкой. Недостатком указанной конструкции является невысокая эффективность процесса при переработке дисперсных систем, содержащих волокна из-за постоянной величины зазора между подвижным и неподвижным рабочими органами.Closest to the proposed invention is a multi-section rotor-pulsating apparatus (Pat. 2257257 Russian Federation IPC ⁷ B01F 7/00 B01F 7/28 / Multi-section rotor-pulsating apparatus / G.E. Ivanets, S.V. Grunich, E.A. ., Artemasov V.V., Averkin S.V. Applicant: Ivanets G.E., Grunich S.V., Svetkina E.A., Artemasov V.V., Averkin S.V.applicable 15.03.2004, publ. 27.07.2005), which contains a housing with a rotor and a stator installed in it with working elements in the form of teeth. The body of the apparatus is divided into two sections by partitions with holes of different diameters. One of the baffles is mounted on the shaft to the base of the rotor and is attached to it with a key, and the second is located in the middle part of the body, with the lower side resting on the sleeve put on the shaft, and with the upper side secured with a nut. The disadvantage of this design is the low efficiency of the process when processing dispersed systems containing fibers due to the constant size of the gap between the movable and stationary working bodies.

В основе изобретения лежит задача увеличения величины сдвиговой деформации и интенсификации процесса истирания дисперсной фазы.The invention is based on the problem of increasing the magnitude of shear deformation and intensifying the process of abrasion of the dispersed phase.

Технический результат изобретения - повышение степени измельчения при диспергировании жидких дисперсных систем, содержащих волокнистую твердую фазу.The technical result of the invention is an increase in the degree of grinding when dispersing liquid dispersed systems containing a fibrous solid phase.

Указанный технический результат достигается тем, что в диспергаторе содержащем корпус с входным и выходным патрубками, в котором соосно установлены ротор и статор, рабочими элементами которых являются концентрически расположенные зубья, согласно заявляемому изобретению, зубья ротора установлены на осях с возможностью свободного поворота, оси установлены перед центром масс зубьев по направлению вращения, а на внешней поверхности зубьев ротора закреплены фрикционные накладки из абразивного материала.The specified technical result is achieved by the fact that in a disperser containing a housing with inlet and outlet nozzles, in which the rotor and stator are coaxially installed, the working elements of which are concentrically located teeth, according to the claimed invention, the rotor teeth are mounted on the axles with the possibility of free rotation, the axles are installed in front of the center of mass of the teeth in the direction of rotation, and friction pads made of abrasive material are fixed on the outer surface of the rotor teeth.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена принципиальная схема диспергатора; на фиг. 2 представлена рабочая зона диспергатора; на фиг. 3 - схема действия сил и перемещений в кольцевом зазоре между ротором и статором.The claimed invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a schematic diagram of a disperser; in fig. 2 shows the working area of the disperser; in fig. 3 is a diagram of the action of forces and displacements in the annular gap between the rotor and the stator.

На фиг. 1 представлен диспергатор, который содержит электродвигатель 1, корпус 2, в котором соосно расположен ротор 3, жестко закрепленный на валу 4. К открытой торцевой поверхности корпуса прикреплен статор 5 с осевым входным патрубком 6. Корпус снабжен тангенциальным выходным патрубком 7.FIG. 1 shows a disperser, which contains an electric motor 1, a housing 2, in which the rotor 3 is located coaxially, rigidly fixed on the shaft 4. A stator 5 with an axial inlet 6 is attached to the open end surface of the housing. The housing is equipped with a tangential outlet 7.

На фиг. 2 изображена рабочая зона диспергатора, состоящая из концентрично расположенного ряда неподвижных зубьев 8 статора, внутри которого с возможностью вращения размещен ротор с подвижными зубьями 9, установленных на осях 10 с возможностью поворота. На внешней поверхности подвижных зубьев закреплены фрикционные накладки 11 из абразивного материала.FIG. 2 shows the working area of the disperser, consisting of a concentrically arranged row of fixed teeth 8 of the stator, inside which a rotor with movable teeth 9, mounted on the axes 10 with the possibility of rotation, is placed for rotation. Friction linings 11 made of abrasive material are fixed on the outer surface of the movable teeth.

На фиг. 3 представлена схема действия сил и перемещений в кольцевом зазоре между ротором и статором, где F_ц - центробежные силы, F_сдв - сдвиговые нагрузки.FIG. 3 shows a diagram of the action of forces and displacements in the annular gap between the rotor and the stator, where F _c - centrifugal forces, F _shear - shear loads.

Устройство работает следующим образом. Обрабатываемая смесь, содержащая волокнистую дисперсную фазу, через входной патрубок 6 поступает в рабочую зону диспергатора, где под действием центробежных сил проходит в зазорах между подвижными зубьями 9 и входит в кольцевой зазор между ротором 3 и статором 5. Вращение ротора направлено таким образом, что оси 10 размещены перед центрами масс подвижных пальцев по направлению вращения. Зубья ротора установлены с возможностью поворота относительно осей под действием центробежных сил. Центробежные силы F_ц прижимают подвижные зубья 9 к неподвижным зубьям 8, создавая между ними гидроклин. Это позволяет подвижным зубьям поворачиваться на осях 10 и уменьшать зазор между ротором и статором, создавая гидроклин. При этом сдвиговые нагрузки F_сдв разрушают волокнистую твердую фазу. Фрикционные накладки 11 повышают сдвиговые деформации продукта за счет улучшения сцепления. Диспергированный продукт выводится из корпуса через патрубок 7.The device works as follows. The processed mixture containing the fibrous dispersed phase through the inlet 6 enters the working area of the disperser, where, under the action of centrifugal forces, it passes through the gaps between the movable teeth 9 and enters the annular gap between the rotor 3 and the stator 5. The rotation of the rotor is directed in such a way that the axes 10 are placed in front of the centers of mass of the movable fingers in the direction of rotation. The rotor teeth are mounted with the possibility of rotation relative to the axes under the action of centrifugal forces. Centrifugal forces F _c press the movable teeth 9 to the fixed teeth 8, creating a hydrocline between them. This allows the movable teeth to rotate on the axes 10 and to reduce the gap between the rotor and stator, creating a hydraulic wedge. In this case, shear loads F _shear destroy the fibrous solid phase. Friction linings 11 increase the shear deformation of the product by improving adhesion. The dispersed product is discharged from the body through the nozzle 7.

Совокупность перечисленных конструктивных элементов способствует интенсификации процесса диспергирования в жидких дисперсных системах, содержащих волокнистую твердую фазу, повышения степени измельчения.The combination of the above structural elements promotes the intensification of the dispersion process in liquid dispersed systems containing a fibrous solid phase, and an increase in the degree of grinding.

Таким образом, предложенное устройство позволяет более качественно, по сравнению с приведенными аналогами, осуществлять процессы диспергирования и гомогенизации в дисперсных системах с жидкой фазой, содержащих волокнистые частицы.Thus, the proposed device makes it possible to carry out the processes of dispersion and homogenization in disperse systems with a liquid phase containing fibrous particles in a better quality, in comparison with the above analogs.

Claims

A disperser containing a housing with inlet and outlet nozzles with a rotor and a stator installed in it coaxially with working elements in the form of concentrically arranged teeth, characterized in that the rotor teeth are mounted on the axles with the possibility of free rotation, the axes are installed in front of the center of mass of the teeth in the direction of rotation, and on the outer surface of the rotor teeth friction linings made of abrasive material are fixed.