ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ГОМОГЕНИЗАТОР Российский патент 1997 года по МПК A01J11/16 

Изобретение относится к устройствам для механической обработки жидких пищевых продуктов, в том числе к устройствам для гомогенизации молочных продуктов, соков, паст и т.п.

Гомогенизация обеспечивает дробление жирового и белкового компонентов молока, исключает отстаивание жира в процессе производства, хранения и реализации продуктов.

Гомогенизация позволяет получить мелкодисперсные эмульсии из несмешивающихся жидких продуктов, а также диспергировать в жидкости твердые частицы. Процесс гомогенизации может осуществляться на ультразвуковых, центробежных и клапанных установках. В настоящее время интенсивно развивается направление по созданию центробежных гомогенизаторов. Применение центробежных гомогенизаторов вместо клапанных позволяет в несколько раз снизить потребление электроэнергии, значительно уменьшить габариты и массу оборудования, существенно упростить конструкцию. Однако конструкция центробежных гомогенизаторов нуждается в усовершенствовании с целью увеличения степени гомогенизации и расширения возможности регулирования величины степени гомогенизации.

Известен центробежный гомогенизатор, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, ротор с наружной зубчатой поверхностью и кольцевой статор с зубчатой внутренней поверхностью, установленный с радиальным зазором относительно ротора /Япония, заявка N 59-40494, кл. B 01 F 3/08, 1984/.

Недостатком данного гемогенизатора является невысокая степень гомогенизации при однократном прохождении продукта через рабочие органы.

Известен центробежный гомогенизатор, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, ротор, набранный из дисков, часть из которых с зубчатой наружной поверхностью, статор, набранный из нескольких кольцевых пластин, часть из которых выполнена с внутренним диаметром, меньшим наружного диаметра дисков с зубчатой наружной поверхностью, расположенного на роторе отверстия /авт.св. N 1329698, кл. A 01 J 11/16, 1985/.

Недостатком данного гомогенизатора является низкая производительность из-за большого сопротивления трассы и сложности регулирования величины степени гомогенизации.

Наиболее близким по сущности изобретения и достигаемому результату является центробежный гомогенизатор, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, ротор с наружной зубчатой поверхностью, кольцевой статор с зубчатой внутренней поверхностью, кольцевой статор с зубчатой внутренней поверхностью, установленный с радиальным зазором относительно ротора /Андреева М.И. Обзорная информация, Современные способы и устройства для гомогенизации молока и молочных продуктов, Мясомолпром СССР, Москва, 1982г. с.21, рис.9/ - прототип.

Недостатком данного гомогенизатора является низкая степень гомогенизации.

Целью изобретения является увеличение степени гомогенизации обрабатываемого продукта и расширение возможности регулирования величины степени гомогенизации.

Поставленная цель достигается тем, что кольцо статора по ширине выполнено составным из отдельных секций и имеет средства для изменения направления движения продукта, может быть выполнено в виде шайбы с внутренним диаметром, меньшим диаметра впадин зубьев. Внутренняя поверхность шайбы может быть выполнена конической с диаметром, уменьшающимся по ходу движения продукта. Секции статора могут быть выполнены с одинаковым числом зубьев и размещены так, что зубья смежных секций смещены по ходу движения продукта на угол, не превышающий половину шага зубьев. Каждый зуб может иметь срез, выполненный на переднем по ходу движения продукта кромке под острым углом к направляющей. Зубья ротора могут иметь срезы напротив срезов зубьев статора до диаметра меньшего диаметра впадин зубьев ротора. Все четные и нечетные секции статора по ходу движения продукта могут быть объединены в группы, причем нечетные секции статора неподвижно закреплены на корпусе, а четные секции закреплены совместно с возможностью поворота относительно корпуса механизмом поворота, расположенным на корпусе для изменения направления движения продукта.

На фиг. 1 изображен общий вид центробежного гомогенизатора, поперечное сечение; на фиг. 2 вариант выполнения направляющих фиг.1; на фиг.3 сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 вариант обеспечения смещения отдельных частей статора фиг.2; на фиг.5 сечение Б-Б на фиг.4.

Центробежный гомогенизатор содержит корпус 1, на котором расположены входной патрубок 2 и выходной патрубок 3. Внутри корпуса 1 расположен подвижный ротор 4 и неподвижный кольцевой статор 5, установленный с радиальным зазором относительно ротора. Ротор 4 содержит ступицу 6, закрепленную на валу 7, диск 8 и обод 9, на наружной поверхности которого выполнены зубья 10 параллельно образующей. Кольцо статора 5 по ширине выполнено составным из отдельных кольцевых секций. На внутренних поверхностях кольцевых секций выполнены зубья 11. На стыках отдельных секций статор имеет средства для изменения направления движения продукта в сторону ротора 4. Средства для изменения движения продукта выполнены в виде шайбы 12 с внутренним диаметром, меньшим диаметром впадин зубьев 11. Внутренняя поверхность шайбы 12 выполнена конической с диаметром, уменьшающимся по ходу движения продукта. Внутренняя поверхность шайбы 12 может быть выполнена цилиндрической /на чертеже не показана/. По варианту изобретения фиг. 2, 3 отдельные секции статора 5 выполнены с одинаковым числом зубьев 11, а роль средства для изменения направления движения продукта выполняют зубья последующей секции 13 статора по ходу движения продукта, которые смещены относительно зубьев предыдущей секции 14 на угол, не превышающей половину шага зубьев 11. Каждый зуб имеет срез 15, выполненный на передней по ходу движения продукта кромке под острым углом к образующей. Напротив срезанных под углом зубьев статора срезаны зубья 10 ротора до диаметра, меньшего диаметра впадин 16 зубьев ротора. По варианту изобретения фиг. 4,5, все четные 17 и все нечетные 18 секции статора по ходу движения продукта объединены в группы, причем нечетные секции 18 статора неподвижно закреплены штифтами 19 на корпусе 1, а четные секции 17 закреплены штифтами 20 на обечайке 21, а обечайка 21 имеет возможность поворота относительно корпуса 1 при помощи механизма поворота 22, расположенного на корпусе 1. Ручка 23 служит для управления механизмом поворота.

Центробежный гомогенизатор работает следующим образом. Обрабатываемый продукт под давлением подается через входной патрубок 2 во внутреннюю полость центробежного гомогенизатора и устремляется к щели, образованной статором 5 и ротором 4. Ротор, вращаясь, диском 8 и обводом 9 сообщает потоку дополнительный прирост давления на входе в зазор между статором 5 и ротором 4. Продукт по щели между зубьями статора и ротора устремляется к входному патрубку 3. Часть продукта, проходящая через впадины 16 на роторе 4, отбрасывается на стенки зубьев 11 статора с большой скоростью и тормозится, в результате чего происходит интенсивный эффект диспергирования и гомогенизации продукта. Поток устремляется по канавам между зубьями 11 статора 5 к выходному патрубку 3, а так как кольцо статора 5 по ширине выполнено составным из нескольких секций и имеет средства для изменения направления движения продукта в сторону ротора 4, то часть продукта попадает на стенки зубьев 10 ротора, где резко меняется скорость потока в сторону увеличения, а затем снова отбрасывается ротором на стенки зубьев 11 статора, и вновь тормозится и т.д.

В случае когда роль средства для изменения направления движения продукта выполняет шайба 12, то часть сечения у основания канавок зубьев 11 перекрывается и часть продукта, проходящего по канавкам под прямым углом, резко отбрасывается на ротор 4 или плавно если внутренняя поверхность шайбы 12 выполнена конической. Причем изменение внутреннего диаметра шайбы 12 позволяет изменять количество отклоняемого продукта, а, следовательно, и величину степени гомогенизации.

В случае когда зубья 11 последующей секции 13 статора смещены относительно зубьев предыдущей секции 14, то часть сечения у стенки зубьев 11 перекрывается и часть продукта, проходящая по канавкам между зубьями 11 под прямым углом, резко отклоняется на ротор 4 или плавно если на передней кромке 15 последующей секции срезаны зубья 11 под острым углом. Смещение по углу зубьев 11 двух смежных секций статора 5 позволяет изменить степень гомогенизации в широких пределах.

В случае когда напротив срезанных под углом зубьев 11 зубья 10 ротора 4 срезаны до диаметра впадин 16, поток обрабатываемого продукта дополнительно расширяется и тормозится.

В случае когда четные 17 и нечетные 18 секции статора 5 по ходу движения продукта объединены в отдельные группы, при повороте подвижной группы, закрепленной на обечайке 21, относительно неподвижной, закрепленной на корпусе 1, происходит одновременное смещение зубьев 11 каждой последующей секции 13 относительно предыдущей 14 вращением ручки 23 механизма поворота 22. При этом достигается наибольшая степень гомогенизации за счет многоступенчатости разгонов и остановок обрабатываемого продукта, а также возможности плавной регулировки степени гомогенизации в зависимости от перерабатываемого продукта и необходимой величины степени гомогенизации.

По сравнению с прототипом изобретение позволяет увеличить степень гомогенизации обрабатываемого продукта и расширяет возможность регулирования величины степени гомогенизации.

Изобретение относится к устройствам для механической обработки жидких пищевых продуктов, молока, соков, паст. Сущность: статор 5 по длине выполнен из нескольких частей, содержащих на стыках направляющие, для отклонения хотя бы части продукта в сторону ротора 4. Каждая направляющая выполнена в виде шайбы 12 с внутренним диаметром, меньшим диаметра впадин зубьев 11. Внутренняя поверхность шайбы 12 может быть выполнена конической, диаметром, уменьшающимся по ходу движения продукта. Отдельные части статора 5 могут быть выполнены с одинаковым числом зубьев и зубья последующей части статора 5 по ходу движения продукта могут быть смещены относительно зубьев 11 предыдущей части на угол, не превышающий половины шага зубьев. На передней кромке последующей части статора по ходу движения продукта зубья 11 срезаны под острым углом к образующей. Напротив срезанных под углом зубьев статора 5 могут быть срезаны зубья 10 ротора 4 до диаметра, меньшего диаметра впадин. Четные и нечетные части статора 5 неподвижно закреплены в каждой из групп, причем нечетные части статора 5 неподвижно закреплены на корпусе 1, а четные части закреплены совместно с возможностью поворота относительно корпуса 1 механизмом поворота, расположенным на корпусе 1. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Центробежный гомогенизатор, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, ротор с наружной зубчатой поверхностью, кольцевой статор с зубчатой внутренней поверхностью, установленный с радиальным зазором относительно ротора, отличающийся тем, что кольцо статора по ширине выполнено составным из отдельных секций и имеет средства для изменения направления движения продукта. 2. Гомогенизатор по п.1, отличающийся тем, что каждое средство для изменения движения продукта выполнено в виде шайбы с внутренним диаметром, меньшим диаметра впадин зубьев. 3. Гомогенизатор по п.2, отличающийся тем, что внутренняя поверхность шайбы выполнена конической с диаметром, уменьшающимся по ходу движения продукта. 4. Гомогенизатор по п.1, отличающийся тем, что секции статора выполнены с одинаковым числом зубьев и размещены так, что зубья смежных секций смещены по ходу движения продукта на угол, не превышающий половину шага зубьев. 5. Гомогенизатор по п.4, отличающийся тем, что каждый зуб имеет срез, выполненный на передней по ходу движения продукта кромке под острым углом к направляющей. 6. Гомогенизатор по п.5, отличающийся тем, что зубья ротора имеют срезы напротив срезов зубьев статора до диаметра, меньшего диаметра впадин зубьев ротора. 7. Гомогенизатор по п.1, отличающийся тем, что все четные и нечетные секции статора по ходу движения продукта объединены в группы, причем нечетные секции статора неподвижно закреплены на корпусе, а четные секции закреплены совместно с возможностью поворота относительно корпуса механизмом поворота, расположенным на корпусе и образующим средство для изменения направления движения продукта.