UA55069A

UA55069A - Rotor pulsating apparatus

Info

Publication number: UA55069A
Application number: UA2002065147A
Authority: UA
Inventors: Анатолій Андрійович Долінський; Анатолий Андреевич Долинский; Борис Іванович Басок; Борис Иванович Басок; Анатолій Петрович Гартвіг; Анатолий Петрович Гартвиг; Андрій Романович Коба; Андрей Романович Коба; Олег Анатолійович Горячев; Інна Анатоліївна Піроженко
Original assignee: Інститут Технічної Теплофізики Національної Академії Наук України; Институт Технической Теплофизики Национальной Академии Наук Украины
Priority date: 2002-06-21
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2003-03-17

Abstract

A rotor pulsating apparatus contains a casing with inlet and outlet pipes; inside of said casing stator and rotor mounted with a gap are placed coaxially relative to shaft axis. On the shaft of apparatus in front of stator is mounted a disk with six blades bent at an angle of 60° with respect to its surface, after rotor are located an additional stator and -shaped triangular pointed cutter. Stators, rotor and cutter are located in stationary shell mounted after disk with blades. On lateral sides of coaxial cylinders of rotor and additional stator are performed not more than 40 longitudinal rectangular sections on each side, and radial gap between two stators and rotor placed between them amounts to 0.15÷0.20 mm.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до теплотехнологій, призначених для інтенсифікації тепломасообмінних процесів 2 подрібнення, гомогенізації, перемішування та емульгування при обробці дисперсних неоднорідних систем та високов'язких середовищ, і може знайти застосування на підприємствах переробної, хімічної, харчової, фармацевтичної, молочної та кондитерської промисловості.The invention refers to heat technologies intended for the intensification of heat and mass transfer processes 2 grinding, homogenization, mixing and emulsification in the processing of dispersed heterogeneous systems and highly viscous media, and can find application at enterprises of the processing, chemical, food, pharmaceutical, dairy and confectionery industries.

Відомий роторно-пульсаційний апарат (див. Авторське свідоцтво СРСР Мо1042789 МПК ВО1Е7/28, 1983), який містить корпус з вхідним та вихідним патрубками, два комплекти коаксіальних циліндрів з прорізями та 70 розподільчими каналами в стінках, при цьому внутрішній циліндр має перегородку, яка міститься в середній його частині, входи в розподільчі канали містяться на внутрішній стінці циліндру по черзі над та під перетином, а на зовнішній поверхні циліндру виконані повздовжні пази, поєднані з виходами розподільчих каналів.A well-known rotary-pulsation apparatus (see USSR Copyright Certificate Mo1042789 IPC VO1E7/28, 1983), which contains a body with inlet and outlet nozzles, two sets of coaxial cylinders with slots and 70 distribution channels in the walls, while the inner cylinder has a partition that is contained in its middle part, the inlets to the distribution channels are located on the inner wall of the cylinder alternately above and below the cross section, and longitudinal grooves are made on the outer surface of the cylinder, connected to the outlets of the distribution channels.

Істотними недоліками відомого пристрою є: розміщення усіх обертаючих вузлів на хвостовику, які містяться на валу двигуна, що ускладнює конструкцію апарату, підвищує додаткове навантаження на підшипники двигуна 72 та призводить до прискореного зносу. В результаті цього зменшується надійність та ефективність роботи апарату. Недоліком є також незначний насосний ефект апарату.The significant disadvantages of the known device are: placement of all rotating nodes on the shank, which are contained on the motor shaft, which complicates the design of the device, increases the additional load on the motor bearings 72 and leads to accelerated wear. As a result, the reliability and efficiency of the device is reduced. A slight pumping effect of the device is also a disadvantage.

Відомий пристрій для гомогенізації паст та пульп (див. пат. України Мо1496, МПК 5 ВО1ТЕ7/02, 1993), що вибраний за прототип, який містить корпус, розміщені із зазором статор та ротор, на поверхнях яких є продольні канали змінного перерізу, при цьому перерізи каналів ротору виконано так, що вони рівномірно 20 змінюються по ходу руху матеріалу від максимального значення до мінімального на 0,3 - 0,7 довжини каналів ротору, а перерізи каналів статору у тому ж напрямку рівномірно змінюються від мінімального значення до максимального на 0,3 - 0,7 довжини каналів статору.A well-known device for homogenizing pastes and pulps (see patent of Ukraine Mo1496, IPC 5 VO1TE7/02, 1993), which was selected as a prototype, which contains a housing, a stator and a rotor placed with a gap, on the surfaces of which there are longitudinal channels of variable cross-section, with in this case, the cross-sections of the rotor channels are made so that they uniformly change along the movement of the material from the maximum value to the minimum value by 0.3 - 0.7 of the length of the rotor channels, and the cross-sections of the stator channels in the same direction change uniformly from the minimum value to the maximum value by 0 .3 - 0.7 of the length of the stator channels.

Суттєвими недоліками відомого пристрою є те, що форма прорізей та наявність тільки однієї пари ротор-статор не забезпечує створення в між циліндровому просторі суттєві повздовжні градієнти тиску та не дає 22 можливості досягти досить високого ступеню подрібнення при русі середовища в радіальному напрямку. Це « запобігає отриманню однорідного високодисперсного продукту.The significant disadvantages of the known device are that the shape of the slots and the presence of only one pair of rotor-stator does not ensure the creation of significant longitudinal pressure gradients in the cylinder space and does not give the opportunity to achieve a sufficiently high degree of grinding when the medium moves in the radial direction. This "prevents obtaining a homogeneous highly dispersed product.

В основу винаходу поставлена задача вдосконалення відомого роторно-пульсаційного апарату, в якому шляхом розміщення на валу апарату перед статором диску з шістьома лопатями, встановлення після ротора - додаткового статора та П-подібного трикутно-загостреного ножа з розміщенням статорів, ротору та ножа в о 30 розташованому після диска з лопатями нерухомому стакані, виконанням на бокових поверхнях коаксіальних Ге) циліндрів ротору та додаткового статора повздовжніх прорізів, а також радіального зазору між двома статорами та розміщеним між ними ротором 0,15 - 0,20мм забезпечується високий ступень однорідності оброблюваного о середовища, а також підвищується ефективність роботи за рахунок зростання насосного ефекту апарату. юThe basis of the invention is the task of improving the well-known rotor-pulsation device, in which by placing on the shaft of the device in front of the stator a disk with six blades, installing after the rotor - an additional stator and a U-shaped triangular-sharpened knife with the placement of stators, rotor and knife at 30 a stationary cup located after the disk with blades, the execution of longitudinal slots on the side surfaces of the coaxial cylinders of the rotor and the additional stator, as well as the radial gap between the two stators and the rotor placed between them of 0.15 - 0.20 mm ensures a high degree of homogeneity of the processed medium, and the efficiency of work also increases due to the increase in the pumping effect of the device. yu

Поставлена задача вирішується тим, що у роторно-пульсаційному апараті, що містить корпус з вхідним таThe problem is solved by the fact that in the rotor-pulsation apparatus, which contains a housing with an input and

Зо вихідним патрубками, всередині якого розміщені коаксіальне до вісі валу із зазором між собою статор і ротор, юю згідно з винаходом, перед статором додатково встановлений диск із шістьома загнутими під кутом 60" до його поверхні лопатями, за ротором розміщені додатковий статор та П-подібний трикутно-загострений ніж, при цьому статори, ротор та ніж розташовані в розміщеному після диска з лопатями нерухомому стакані, на циліндричних «5 поверхнях коаксіальних циліндрів ротора та додаткового статора виконано не більш ніж по 40 повздовжніх З7З прямокутних прорізей, а радіальний зазор між статорами та розміщеним між ними ротором складає 0,15 - с 0,2омм. "з Встановлення на валу апарату перед статором диску з лопатями забезпечує додаткове подрібнення сировини та появу суттєвого насосного ефекту за рахунок загнутої форми лопатей диску, що розміщені під кутом 60" до поверхні диску. Створення високої напірної характеристики забезпечує більш інтенсивне перенесення переробленої сировини з корпусу крізь вихідний патрубок, що при рециркуляційній обробці сприяє прискоренню і-й процесу переробки та зменшенню енерговитрат. с Розміщення в такій послідовності елементів роторно-пульсаційного вузла: ножа, статора, ротора та додаткового статора в розміщеному після диска з лопатями нерухомому стакані запобігає можливому тертю о статора з лопатями диска та викликає синхронну зміну швидкості руху крізь прорізі коаксіальних циліндрів, (Ге) 50 пульсації, явища диспергування та кавітації у середовищі, що поступає у внутрішній циліндр та послідовно проходить крізь усі циліндри в радіальному напрямку. Вибрана кількість прорізей повздовжньої прямокутної с форми ( не більш 40) ротору та додаткового статору одночасно з великою швидкістю обертання коаксіальних циліндрів, викликає появу різкої деформації живого перерізу та суттєвої нерівномірності розподілу швидкостей по перерізу, а також інтенсивних вихроутворень та високочастотних пульсацій порядку десятків кГц. Всі 22 зазначені процеси сприяють інтенсифікації ефектів подрібнення та перемішування до більш однорідної в. консистенції оброблюваної сировини.With outlet nozzles, inside which a stator and rotor are placed coaxial to the shaft with a gap between them, according to the invention, in front of the stator is additionally installed a disk with six blades bent at an angle of 60" to its surface, behind the rotor are placed an additional stator and a U-shaped triangular-pointed knife, while the stators, rotor and knife are located in a fixed cup placed after the disk with blades, no more than 40 longitudinal З7З rectangular slots are made on the cylindrical surfaces of the coaxial cylinders of the rotor and the additional stator, and the radial gap between the stators and the rotor placed between them is 0.15 - 0.2 ohms. "z Installation of a disk with blades on the shaft of the device in front of the stator ensures additional grinding of raw materials and the appearance of a significant pumping effect due to the bent shape of the disk blades, which are placed at an angle of 60" to the surface of the disk The creation of a high pressure characteristic ensures a more intensive transfer of processed raw materials from the case through the outlet pipe, which during recirculation processing helps to speed up the i-th processing process and reduce energy consumption. c Placing the elements of the rotor-pulsation unit in the following sequence: knife, stator, rotor and additional stator in a stationary cup placed after the disk with blades prevents possible friction against the stator with disk blades and causes a synchronous change in the speed of movement through the slots of the coaxial cylinders, (He) 50 pulsations, dispersion and cavitation phenomena in the medium entering the inner cylinder and successively passing through all cylinders in the radial direction. The selected number of slits of the longitudinal rectangular c-shape (no more than 40) of the rotor and the additional stator simultaneously with the high speed of rotation of the coaxial cylinders causes the appearance of a sharp deformation of the live cross-section and a significant unevenness of the distribution of velocities along the cross-section, as well as intense vortex formations and high-frequency pulsations of the order of tens of kHz. All 22 specified processes contribute to the intensification of the effects of grinding and mixing to a more homogeneous consistency of processed raw materials.

Виконання між циліндрових зазорів величиною саме 0,15 - 0,20мм зумовило велику компактність трубки току та збільшення енергії кумулятивних струменів, що, в свою Чергу, викликає зростання потужності кожного дискретного імпульсу енергії струменів, котре сприяє досягненню високого гомогенізаційного ефекту та 60 підвищенню якості готового продукту.The implementation of 0.15 - 0.20 mm gaps between the cylinders led to a great compactness of the current tube and an increase in the energy of the cumulative jets, which, in turn, causes an increase in the power of each discrete pulse of the energy of the jets, which contributes to the achievement of a high homogenization effect and an increase in the quality of the finished product product

Винахід, що заявляється, пояснюється кресленням, де на фіг.17 показано схематично загальний вид роторно-пульсаційного апарату, а па фіг.2 показано переріз роторно-пульсаційного вузла.The claimed invention is explained by the drawing, where Fig. 17 shows a schematic general view of the rotary-pulsation apparatus, and Fig. 2 shows a section of the rotary-pulsation unit.

Роторно-пульсаційний апарат містить корпус 1 з вхідним та вихідним патрубками 2, 3, електродвигун 4, що призводить до обертання вал, на якому міститься роторпо-пульсаційний вузел. Установка встановлена на рамі 69 в, Роторно-пульсаційний вузел містить статори 6, 8, ротор 7, П-подібний трикутно-загострений ніж 9, нерухомий стакан 10 та диск з лопатями 11.The rotor-pulsation device includes a housing 1 with inlet and outlet pipes 2, 3, an electric motor 4, which causes the rotation of the shaft on which the rotor-pulsation assembly is located. The installation is installed on a frame 69 in. The rotor-pulsation unit contains stators 6, 8, a rotor 7, a U-shaped triangular-pointed blade 9, a stationary cup 10 and a disk with blades 11.

Роторно-пульсаційний апарат для обробки рідинних та високов'язких середовищ працює наступним чином.The rotary-pulsation apparatus for processing liquid and highly viscous media works as follows.

Оброблювана сировина завантажується у вхідний патрубок 2. де за допомогою П-подібного трикутно-загостреного ножа 9 попередньо подрібнюється, захоплюється та подається у внутрішню порожнину роторного вузлу. Нерухомо закріплені на валу апарату елементи: ротор 7, ніж 9 та диск з лопатями 11 обертаються зі швидкістю 2820об/хв. Проходячи крізь статор 8 та повздовжні прямокутні прорізі в обертаючому роторі 7 й додатковому статорі б, а також крізь між циліндрові зазори під дією значних пульсаційних знакозмінних перепадів тиску, високо градієнтних течій в зазорах та великих градієнтів зсувних напруженостей, 7/0 сировина подрібнюється до гомогенного стану. Лопатями, що закріплені на диску 11, оброблюваний продукт виштовхується з корпусу крізь вихідний патрубок 3.The processed raw material is loaded into the inlet pipe 2, where it is pre-shredded, captured and fed into the inner cavity of the rotary assembly with the help of a U-shaped triangular-pointed knife 9. Elements immovably fixed on the shaft of the apparatus: rotor 7, knife 9 and disk with blades 11 rotate at a speed of 2820 rpm. Passing through the stator 8 and the longitudinal rectangular slots in the rotating rotor 7 and the additional stator b, as well as through the gaps between the cylinders under the influence of significant pulsating alternating pressure drops, highly gradient flows in the gaps and large gradients of shear stresses, 7/0 raw materials are crushed to a homogeneous state . The processed product is pushed out of the housing through the outlet 3 with the blades fixed on the disk 11.

Таким чином, застосування запропонованого роторно-пульсаційного апарату дасть можливість інтенсифікувати тепломасообмінні процеси емульгування, диспергування, гомогенізації та змішування гетерогенних рідинних та високов'язких середовищ, та, як наслідок, значно поліпшити якість оброблюваного 7/5 Середовища - одержати однорідний й високодисперсний продукт, а також підвищити насосний ефект апарату та зменшити енерговитрати.Thus, the use of the proposed rotary-pulsation device will make it possible to intensify the heat-mass exchange processes of emulsification, dispersion, homogenization and mixing of heterogeneous liquid and highly viscous media, and, as a result, to significantly improve the quality of the processed 7/5 Medium - to obtain a homogeneous and highly dispersed product, and also increase the pumping effect of the device and reduce energy consumption.

Claims

The formula of the invention DOsh , , , , Rotary-pulsation apparatus containing a housing with inlet and outlet nozzles, inside which are placed coaxially to the axis of the shaft and installed on it with a gap between them, the stator and the rotor, which differs in that on the shaft of the apparatus in front of the stator a disk with six blades bent at an angle of 60" to its surface is installed, an additional stator and a U-shaped triangular pointed knife are placed behind the rotor, while the stators, rotor and knife are located in a stationary cup placed after the disk with blades, and on the side surfaces of coaxial cylinders of the rotor and the additional stator are made no more than 40 longitudinal "rectangular slots, and the radial gap between the two stators and the rotor placed between them is 0.15-0.20 mm. )

- and? 1 1 («c) (o) 3e) 60 b5