УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГОМОГЕНИЗАЦИИ ПАСТ И ПУЛЬП Российский патент 1994 года по МПК B01F7/02 

Изобретение предназначено для гомогенизации паст и пульп и может быть использовано в химической, пищевой, строительной и других отраслях промышленности.

Наиболее близким к данному техническому решению является устройство для гомогенизации паст или пульп, содержащее корпус, установленный с зазором статор и ротор, на поверхностях которых имеются продольные каналы переменного сечения, изменяющиеся от максимального значения до минимального на 0,3-0,7 длины каналов по ходу движения материала на роторе и от минимального значения до максимального на той же длине каналов на статоре. При вращении ротора пульпа засасывается в его каналы, передавливается в каналы статора, а оттуда поступает в выходные каналы ротора и с некоторым напором выбрасывается через выходной патрубок устройства.

Недостатками устройства являются большие энергозатраты (незначительное снижение вязкости при обработке жидкостей с псевдопластичными и тиксотропными свойствами) и грубый фракционный состав частиц твердых включений из-за проскоков при совмещении пазов ротора и статора, а также отсутствие технической возможности установки зазора между ротором и статором менее 0,2-0,3 мм.

Целью изобретения является повышение интенсивности гомогенизации и снижение энергозатрат.

Указанная цель достигается тем, что устройство для гомогенизации паст и пульп, содержащее корпус с установленными внутри него перемешивающими элементами, один из которых закреплен на валу, снабжено упругими элементами, размещенными между корпусом и вторым перемешивающим элементом, свободно установленным в корпусе, причем упругие элементы имеют различную жесткость.

На чертеже показан общий вид гомогенизатора.

Устройство для гомогенизации паст и пульп содержит два перемешивающих элемента - статор 1 и ротор 2, расположенные в корпусе 3, снабженном входным 4 и выходным 5 патрубками.

Ротор 2 и статор 1 имеют каналы 6 и 7 переменного сечения и установлены в корпусе 3 с зазором. Каналы 6 ротора 2 по ходу движения материала выполнены с равномерно изменяющимся сечением от максимального до минимального и наоборот, а каналы 7 статора 1 в том же направлении выполнены с равномерно изменяющимся сечением от минимального до максимального и наоборот. Статор 1 установлен в корпусе 3 на упругих элементах 8. В результате этого статор 1 получает возможность хаотических колебаний в различных плоскостях. Ротор 2 закреплен на валу (на чертеже не показан).

Устройство работает следующим образом. Материал, поступая в пазы 6 ротора 2, за счет создаваемой центробежной силы принудительно направляется в пазы 7 статора 1, проходит через зазор между ротором 2 и статором 1, а затем передавливается в пазы ротора 2 уже на второй половине радиуса ротора 2, опять через зазор между статором 1 и ротором 2, где происходит гомогенизация материала и измельчение твердых включений. Через выходной штуцер 4 материал под давлением, создаваемым вращающимся ротором 2, покидает устройство. Установка ротора 2 на упругих элементах 8 с различной степенью жесткости позволяет увеличить количество степеней его свободы, в результате чего статор 1 начинает вибрировать, совершая хаотические колебания, создавая при этом мощные и частые растягивающие напряжения в перерабатываемой среде, вызывающие кавитационные эффекты в зоне пазов 6 и 7, значительно интенсифицирует процессы разрушения твердых и волокнистых включений. Накладывание колебаний на гомогенизируемый материал также упорядочивает (стабилизирует) его распределение в пазах, исключая тем самым проскоки отдельных включений при их совмещении, а самое главное - значительно снижает вязкость обрабатываемой среды, что приводит к снижению гидравлического сопротивления системы транспортирования продукта и мощности электродвигателя.

Преимущества предлагаемого устройства подтверждены результатами испытаний. Эксперименты выполнялись на пилотной установке, где сравнивалось предлагаемое устройство с известным. При этом производительность установки составляла 16,6 м³/ч, диаметр ротора и статора 240 мм при n = 3000 об/мин. Упругие элементы (3 шт.) были установлены равномерно по диаметру статора 160 мм и представляли собой пружины:
с усилием сжатия соответственно 20-25, 15-20, 25-30 кг;
с одинаковой степенью жесткости - 20-25 кг.

В качестве обрабатываемого материала использовали композицию синтетического моющего средства, приготовленную по рецептуре "Лотос" с 60%-ной твердой частью.

В процессе экспериментов определяли:
вязкость композиции на ротационном вискозиметре с коаксиальными цилиндрами;
размер максимальных включений после гомогенизации;
энергоемкость процесса;
моющую способность средства (порошка после распылительной сушки) (по ГОСТу 25644-83).

Результаты опытов представлены в таблице.

Из таблицы следует, что при установке статора на упругих элементах с одинаковой степенью жесткости (20-25 кг) возникающие колебания в осевом и радиальном направлениях, а также в плоскости вращения ротора приводят к размолу крупных включений и разрыву внутренних связей, снижению вязкости обрабатываемого материала примерно на 23% (в прототипе на 8%).

Установка статора на упругих элементах с различной степенью жесткости позволяет совершать ему более сложные (хаотические) колебания с большим количеством степеней свободы, что увеличивает полученный эффект (вязкость до 30%, а размер максимальных включений до 0,18-0,19 мм).

Создание мощных и частых растягивающих усилий высоких напряжений сдвига и кавитационных эффектов при работе гомогенизатора, в отличие от прототипа, где частицы в основном сжимаются при их срезании, позволяет уменьшить размер максимальных включений после гомогенизации с 0,21-0,26 до 0,18-0,19 мм.

Кроме того, снижение вязкости обрабатываемого материала уменьшает гидравлическое сопротивление системы, что способствует снижению потребляемой мощности электродвигателя примерно на 14% при той же производительности установки.

Сущность изобретения: внутри корпуса 3 установлены статор 1 и ротор 2. Статор 1 установлен на упругих элементах, что позволяет ему вибрировать, создавая мощные и частые растягивающие напряжения в перерабатываемой среде, вызывая кавитационные эффекты в зоне пазов 6 и 7. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. 1 табл.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГОМОГЕНИЗАЦИИ ПАСТ И ПУЛЬП, содержащее корпус с установленными внутри него перемешивающими элементами, один из которых закреплен на валу, отличающееся тем, что, с целью повышения интенсивности гомогенизации и снижения энергозатрат, оно снабжено упругими элементами, размещенными между корпусом и вторым перемешивающим элементом, свободно установленным в корпусе. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упругие элементы имеют различную жесткость.