UA141748U

UA141748U - ROTOR-PULSATION APPARATUS

Info

Publication number: UA141748U
Application number: UAU201910216U
Authority: UA
Inventors: Володимир Миколайович Кюрчев; Кирило Олегович Самойчук; Дмитро Володимирович Щербаков
Original assignee: Таврійський Державний Агротехнологічний Університет
Priority date: 2019-10-07
Filing date: 2019-10-07
Publication date: 2020-04-27

Abstract

Роторно-пульсаційний апарат містить корпус, усередині якого концентрично розташовано ротор, який має лопаті, та статор, що складається з двох частин з подвійною конічною робочою поверхнею із отворами, та електромагніт змінної напруги. При цьому отвори статора виконані конічної форми і розташовані під кутом таким чином, що їх осі перетинаються із зовнішнього боку статора.The rotary pulsation apparatus comprises a housing inside which is concentrically located a rotor having blades and a stator consisting of two parts with a double conical working surface with holes, and an alternating voltage electromagnet. The stator holes are conical in shape and located at an angle so that their axes intersect on the outside of the stator.

Description

Корисна модель належить до пристроїв для інтенсифікації процесів змішування, емульгування, гомогенізації, диспергування гетерогенних систем, і може бути використана в харчовій, переробній, фармацевтичній, хімічній і іншій галузях промисловості.The useful model belongs to devices for intensifying the processes of mixing, emulsification, homogenization, dispersion of heterogeneous systems, and can be used in food, processing, pharmaceutical, chemical and other industries.

Відомий роторно-пульсаційний апарат, що містить корпус, усередині якого концентрично розташовані ротор і статор із прорізами, зовнішню камеру та електромагніт змінної напруги.A known rotor-pulsation device containing a housing, inside which a rotor and a stator with slots are concentrically arranged, an external chamber and an electromagnet of variable voltage.

ІПат. Мо 47806 Україна, МПК ВОТЕ 7/12, Роторно-пульсаційний апарат. / Івженко А.О., ГвоздєвIPat. Mo 47806 Ukraine, IPC VOTE 7/12, Rotary-pulsation apparatus. / Ivzhenko A.O., Gvozdev

О.В., Івженко О.В., опубл. 25.02.2010. Бюл. Мо 4).O.V., Ivzhenko O.V., publ. 25.02.2010. Bul. Mo 4).

Робочі поверхні ротора і статора являють собою дві кільцеві конічні поверхні з прорізами, а в корпусі виконані порожнини для відводу тепла. Оброблюване середовище через вихідний патрубок надходить у центральну частину пристрою із двох сторін і під дією віддентрових сил проходить у зазор між ротором і статором. За рахунок удару часток потоку об лопаті ротора, а також напружень зсуву, що виникають у зазорі, відбувається їх подрібнення. При подачі змінної напруги на котушку електромагніта виникають двосторонні осьові переміщення ротора, що дозволяє істотно підвищити величину напружень зсуву часток. Таким чином на оброблюване середовище одночасно діють пружні коливання, осьові вібрації та явище кавітації, що руйнує жирові кульки.The working surfaces of the rotor and stator are two annular conical surfaces with slots, and the body has cavities for heat removal. The processed medium enters the central part of the device from two sides through the outlet pipe and passes into the gap between the rotor and the stator under the action of external forces. Due to the impact of the flow particles on the rotor blade, as well as the shear stresses that occur in the gap, they are crushed. When an alternating voltage is applied to the coil of an electromagnet, two-way axial movements of the rotor occur, which allows to significantly increase the magnitude of the shear stresses of the particles. Thus, elastic oscillations, axial vibrations and the phenomenon of cavitation, which destroys fat balls, simultaneously act on the treated medium.

Недоліком даного апарата є те, що струмені, які виходять з прорізів статора, мають високу швидкість, а отже і значну кінетичну енергію, яка не використовується для руйнування жирових кульок. Це призводить до зниження якості диспергування жирової фази емульсії.The disadvantage of this device is that the jets coming out of the slots of the stator have a high speed, and therefore a significant kinetic energy, which is not used for the destruction of fat balls. This leads to a decrease in the dispersion quality of the fat phase of the emulsion.

Вибраним як найближчий аналог є роторно-пульсаційний апарат, що містить корпус, усередині якого концентрично розташовані ротор і статор з прорізами та електромагніт змінної напруги, вмонтований в корпус апарата поза робочою зоною. Статор складається з двох частин з подвійною робочою поверхнею з прорізами, а ротор забезпечений лопатями. (Пат. Мо 41129Chosen as the closest analog is a rotor-pulsation device containing a housing, inside which a rotor and a stator with slots are concentrically located and an electromagnet of alternating voltage, mounted in the housing of the device outside the working area. The stator consists of two parts with a double working surface with slots, and the rotor is equipped with blades. (Pat. Mo 41129

Україна, МПК" ВО1Е 7/12. Роторно-пульсаційний апарат. / Івженко А.О., Гвоздєв О.В., ІвженкоUkraine, IPC" VO1E 7/12. Rotary-pulsation apparatus. / Ivzhenko A.O., Gvozdev O.V., Ivzhenko

О.В., опубл. 12.05.2009. Бюл. Мо 9.O.V., publ. 12.05.2009. Bul. Mo 9.

У такому апараті за рахунок застосування електромагніта виникає вібрація ротора, яка узгоджена з пульсаціями оброблюваного середовища у прорізах статора, за рахунок чого виникають резонансні явища, що інтенсифікують процеси диспергування оброблюваних середовищ. Наявність лопатей, які обертаються разом з ротором, підвищує насосний ефектIn such a device, due to the use of an electromagnet, the rotor vibrates, which is coordinated with the pulsations of the treated medium in the slots of the stator, due to which resonance phenomena occur that intensify the processes of dispersion of the treated media. The presence of blades that rotate together with the rotor increases the pumping effect

Зо апарата та дозволяє йому працювати без додаткових зовнішніх насосів.From the device and allows it to work without additional external pumps.

Недоліком даного апарата є недостатній ступінь диспергування оброблюваного середовища (наприклад молочної емульсії), що є наслідком неповного використання кінетичної енергії струменів емульсії, які утворюються при проходженні прорізів статора роторно-пульсаційного апарата.The disadvantage of this device is the insufficient degree of dispersion of the processed medium (for example, milk emulsion), which is a consequence of the incomplete use of the kinetic energy of the emulsion jets, which are formed when passing through the stator slots of the rotor-pulsation device.

В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення роторно-пульсаційного апарата, що містить корпус, усередині якого концентрично розташовані ротор і статор з отворами, шляхом виконання отворів статора конічної форми, при цьому покращується якість диспергування та підвищується надійність роботи пристрою за рахунок більш повного використання кінетичної енергії струменів.The basis of the useful model is the task of improving the rotor-pulsation device, which contains a housing, inside which the rotor and stator with holes are concentrically located, by making the holes of the stator of a conical shape, while improving the quality of dispersion and increasing the reliability of the device due to more complete use of kinetic energy jets

Поставлена задача вирішується тим, що в роторно-пульсаційному апараті, що містить корпус, усередині якого концентрично розташовані ротор, що має лопаті та статор, який складається з двох частин з подвійною конічною робочою поверхнею із отворами, та електромагніт змінної напруги, згідно з корисною моделлю, отвори статора виконані конічними і розташовані під кутом таким чином, що їх осі перетинаються із зовнішнього боку статора.The problem is solved by the fact that in a rotor-pulsation device containing a housing, inside which a rotor having blades and a stator, which consists of two parts with a double conical working surface with holes, and an electromagnet of alternating voltage are arranged concentrically, according to a useful model , the stator holes are made conical and are located at an angle in such a way that their axes intersect on the outside of the stator.

Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 зображений заявлений роторно-пульсаційний апарат, поздовжній розріз, на фіг. 2 - розріз по А-А на фіг. 1.The essence of the useful model is explained by the drawings, where in fig. 1 shows the claimed rotor-pulsation apparatus, a longitudinal section, in fig. 2 - a section along A-A in fig. 1.

Роторно-пульсаційний апарат складається (фіг. 1| з корпуса 1, у який коаксіально валу 2 ротора З вмонтований електромагніт з котушкою змінної напруги 4. Частини статора 7 і 8 з конічними робочими поверхнями 14 містять отвори 5 і б, які мають конічну форму і розташовані під кутом таким чином, що їх осі перетинаються із зовнішнього боку статора. Частина статора 7 жорстко закріплена на корпусі 1, а конічна частина 8 на кришці 9 корпуса. Вал з ротором установлений у корпусі статора на підшипниках 10 зі спеціальним ущільненням 11. Ротор з обох сторін має спіралеподібні ребра жорсткості 12 (фіг. 2), які одночасно є і лопатями, а також має робочу поверхню 13 (фіг. 1), що складається із двох співвісних конусів обертання (прямий і зворотний). Між робочими поверхнями 14 статора і робочою поверхнею 13 ротора виставлений мінімальний зазор, що регулюється прокладками 15 і 16. До складу апарата також входять вхідний патрубок 17 і вихідний патрубок 18 для виводу компонентів оброблюваного середовища. Між статором і ротором знаходиться центральна частина 19 пристрою.The rotor-pulsation apparatus consists (Fig. 1) of the housing 1, in which an electromagnet with an alternating voltage coil 4 is mounted coaxially with the shaft 2 of the rotor Z. The stator parts 7 and 8 with conical working surfaces 14 contain holes 5 and b, which have a conical shape and are located at an angle in such a way that their axes intersect on the outside of the stator. The stator part 7 is rigidly fixed on the housing 1, and the conical part 8 on the housing cover 9. The shaft with the rotor is installed in the stator housing on bearings 10 with a special seal 11. The rotor with on both sides, it has spiral stiffening ribs 12 (Fig. 2), which are also blades, and also has a working surface 13 (Fig. 1), which consists of two coaxial cones of rotation (forward and reverse). Between the working surfaces 14 of the stator and the working surface 13 of the rotor has a minimum clearance, which is regulated by gaskets 15 and 16. The apparatus also includes an inlet pipe 17 and an outlet pipe 18 for the output of the components of the treated medium. Between the stator and the rotor is the central part 19 of the device.

Роторно-пульсаційний апарат працює таким чином.The rotary-pulsation apparatus works as follows.

Оброблюване середовище через вхідний патрубок 17 надходить у центральну частину 19 пристрою із двох сторін і під дією віддентрових сил проходить у зазор між ротором З і частинами статора 7 і 8 (поверхнями 13 і 14). За рахунок високих градієнтів швидкості, а також напруг зсуву, що виникають у зазорі між ротором і статором при обертанні ротора, відбувається подрібнення часток дисперсної фази. При подачі змінної напруги на котушку електромагніта 4 виникають двосторонні осьові переміщення ротора 3, що дозволяє істотно підвищити величину напруг зсуву дисперсних часток. У момент переміщення ротора вліво робоча поверхня 13 ротора й робоча поверхня 14 статора зближаються, і відбувається роздавлювання й перетирання компонентів оброблюваного середовища. У процесі обертання ротора відбувається періодичне перекривання прорізів, внаслідок чого виникає гідравлічний удар і пульсації. За рахунок підбору частоти вібрації електромагніта з котушкою змінної напруги двосторонньої дії, рівної частоті перекриття отворів ротора і статора (пульсацій середовища у отворах статора і ротора), забезпечується обробка середовища в умовах резонансу. Внаслідок дії відцентрової сили та наявності лопатей ротора при проходженні конічних отворів 5 і б частин статора 7 і 8 утворюються струмені робочого середовища. В місці зіткнення струменів відбувається додаткове диспергування за рахунок виникнення відносної швидкості дисперсної і дисперсійної фаз |11). Після проходження активної зони суміш надходить у вивідний патрубок 18.The treated medium through the inlet pipe 17 enters the central part 19 of the device from two sides and, under the action of external forces, passes into the gap between the rotor C and parts of the stator 7 and 8 (surfaces 13 and 14). Due to the high speed gradients, as well as the shear stresses that occur in the gap between the rotor and the stator during the rotation of the rotor, the particles of the dispersed phase are crushed. When an alternating voltage is applied to the coil of the electromagnet 4, there are two-way axial movements of the rotor 3, which allows you to significantly increase the shear stress of the dispersed particles. At the moment of moving the rotor to the left, the working surface 13 of the rotor and the working surface 14 of the stator converge, and the components of the processed medium are crushed and ground. In the process of rotation of the rotor, there is a periodic overlap of the slots, as a result of which hydraulic shock and pulsations occur. Due to the selection of the vibration frequency of an electromagnet with a coil of alternating voltage of two-way action, equal to the overlapping frequency of the rotor and stator holes (pulsations of the medium in the stator and rotor holes), processing of the medium in resonance conditions is ensured. As a result of the centrifugal force and the presence of the rotor blades, jets of the working medium are formed when passing through the conical holes 5 and b of the stator parts 7 and 8. At the point of collision of the jets, additional dispersion occurs due to the occurrence of the relative velocity of the dispersed and dispersed phases |11). After passing through the active zone, the mixture enters the outlet pipe 18.

Застосування корисної моделі, за рахунок однорідного дроблення і рівномірного розподілу диспергуючого компонента та більш повного використання кінетичної енергії руху оброблюваного середовища в активній зоні апарата, дозволяє інтенсифікувати протікання технологічних процесів та підвищити якість диспергування та гомогенізації оброблюваних середовищ.The use of a useful model, due to uniform crushing and uniform distribution of the dispersing component and more complete use of the kinetic energy of the movement of the processed medium in the active zone of the device, allows to intensify the flow of technological processes and improve the quality of dispersion and homogenization of the processed media.

Джерело інформаціїSource of information

Обгрунтування параметрів та режимів роботи протитечійно-струменевого гомогенізатора молока |Текст|: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.18.12 Самойчук Кирило Олегович; Донецький національний ун-т економіки і торгівлі ім. Михайла Туган-Барановського. - Донецьк, 2008. - 20 с.Justification of the parameters and modes of operation of the countercurrent jet milk homogenizer |Text|: autoref. thesis Ph.D. technical Science: 05.18.12 Samoychuk Kyrylo Olegovich; Donetsk National University of Economics and Trade named after Mykhailo Tugan-Baranovskyi. - Donetsk, 2008. - 20 p.

Claims

UTILITY MODEL FORMULA Zo A rotor-pulsation apparatus comprising a housing concentrically arranged with a rotor having blades and a stator consisting of two parts with a double conical working surface with holes and an alternating voltage electromagnet characterized in that the holes stators are made of a conical shape and are located at an angle in such a way that their axes intersect on the outside of the stator.