РОТОРНО-ПУЛЬСАЦИОННЫЙ АППАРАТ Российский патент 2004 года по МПК B01F7/00 B01F15/00 

Изобретение относится к устройствам, применяющимся в химической, пищевой, фармацевтической, микробиологической отраслях промышленности для проведения процессов диспергирования, гомогенизации, растворения, перемешивания.

Известны устройства для обработки жидкотекучих сред, например, для получения дисперсией и эмульсий, в которых осуществляются процессы эмульгирования дисперсной фазы в дисперсной среде.

Известно устройство [1], которое содержит ротор, установленный на валу, выполненный в виде диска с размещенными на его торцах коаксиальными лопатками. Ротор установлен в статоре и вместе они размещены в корпусе аппарата. На статоре установлены коаксиальные цилиндры с проточными каналами (могут быть съемными). Корпус аппарата имеет входной и выходной патрубки.

Устройство работает следующим образом.

Обрабатываемая жидкотекучая среда через входной патрубок поступает в корпус устройства, где за счет центробежных сил, создаваемых вращающимся ротором, она движется в радиальном направлении. Проходя последовательно через ступени “ротор - статор”, жидкотекучая среда подвергается механическому воздействию со стороны элементов конструкции аппарата: лопаток ротора и статора, образованных боковыми поверхностями и прорезями коаксиальных цилиндров ротора и статора. Эти воздействия приводят к перемешиванию, растворению, измельчению, диспергированию, эмульгированию, гомогенизации в жидких многокомпонентных системах.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство-прототип [2], содержащее корпус с входным и выходным патрубками. В корпусе установлен ротор, имеющий диск, с выполненными на его торцах коаксиальными цилиндрами с прорезями. Диск установлен на валу, соединенном с электродвигателем. В корпусе на опорах, выполненных в виде упругих лопаток или цилиндрических и конических обечаек, установлен статор, с двух сторон охватывающий диск ротора, упругие элементы которого размещены между наружной поверхностью и внутренней поверхностью диска. Конструктивно узел крепления статора к корпусу может быть расположен в центральной части статора в области оси вращения ротора. Такое выполнение статора позволяет ему совершать вынужденные объемные колебания, оказывая акустические воздействия на обрабатываемую жидкотекучую среду прототипа. Статор под действием пульсаций давления, пульсации скорости потока обрабатываемой жидкотекучей среды совершает вынужденные объемные колебания. Пульсации, имея широкий спектр излучения, возбуждают в жидкотекучей среде, обрабатываемой в устройстве, акустические колебания различной мощности, которые, в свою очередь, интенсифицируют процессы диспергирования, растворения, а кроме того, позволяют осуществлять дополнительно процессы пастеризации или стерилизации жидких сред.

К причинам, препятствующим достижению в полной мере ожидаемого технического результата от роторно-пульсационного аппарата, изготовленного по патенту №2158628, является ограничение оборотов аппарата электродвигателем не более 3000 об/мин, что значительно снижает области применения аппарата.

Техническим эффектом изобретения является устранение причин, вызывающих появления недостатков у прототипа, улучшение весовых характеристик, снижение времени на разборки аппарата при проведении промывочных работ, расширение диапазона применимости в связи с увеличением диапазона рабочих оборотов.

Указанный технический эффект в части устройства достигается тем, что в устройстве роторно-пульсационного аппарата, содержащего, по существу, корпус, образованный улиткой с выходным патрубком и левым и правым переходниками с закрепленными на них статорными секциями, на боковых поверхностях которых выполнены лопатки и проходные каналы, обхватывающие диск ротора с двух сторон, установлен мультипликатор, который монтируется между электродвигателем и корпусом подшипников, при этом ведущая шестерня-колокол задним концом закреплена на валу электродвигателя, а передним шестеренчатым венцом связана через шестерни-сателлиты с ведомой шестерней, закрепленной на валу, при этом ведущая шестерня-колокол и шестерни-сателлиты заключены в корпус мультипликатора, который левым фланцем связан с корпусом подшипников, а правым - с фланцем электродвигателя, при этом на верхней стороне корпуса мультипликатора смонтирована заливная горловина с фильтром, а в нижней части корпуса располагается полость, в которой размещен охладитель масла.

Технический эффект в части устройства по п.2 достигается тем, что сателлитодержатель левым фланцем связан с корпусом мультипликатора, а правым фланцем через подшипник соединен с центральным выступом шестерни-колокола, а между фланцами в сателлитодержателе выполнены полости, в которых на осях размещаются шестерни-сателлиты.

Технический эффект в части устройства по п.3 достигается тем, что левый и правый переходники связаны с улиткой быстросъемными хомутами, входной и выходной патрубки соединены с подводным и отводным трубопроводами также быстросъемными хомутами.

Сравнительный анализ предлагаемого изобретения с известными техническими решениями позволяет сделать вывод о новизне и соответствии условию изобретательского уровня предлагаемого изобретения.

На чертеже изображен продольный разрез предлагаемого устройства.

Роторно-пульсационный аппарат (см. чертеж), содержащий, по существу, корпус, образованный улиткой 1 с выходным патрубком, имеющей теплообменную рубашку 2, внутреннюю полость 3, переходящую в выходной канал 4 выходного патрубка 5 улитки, и переходником 6, своим задним фланцем связанным с корпусом подшипников 7, который в свою очередь крепится к корпусу мультипликатора 8, установленному на фланце электродвигателя 9, на валу которого закреплена ведущая шестерня-колокол 10, которая своим зубчатым венцом 11 соединена с шестернями-сателлитами 12, сидящими на осях, укрепленных в сателлитодержателе 13, который в свою очередь левым фланцем связан с корпусом мультипликатора 8, а правым через подшипник качения с центральным выступом 14 шестерни-колокола 10, улитка 1 в своей центральной части заканчивается коническими фланцами 15 и 16, которыми она посредством быстросъемного хомута 17 связана с переходником 6 и левым переходником 18, который в свою очередь на входе в аппарат связан с подводным трубопроводом 19 быстросъемным хомутом 20, а выходной патрубок 5 улитки 1 в свою очередь связан быстросъемным хомутом 21 с отводным трубопроводом 22.

На корпусе мультипликатора 8 в верхней части смонтирована заливная горловина 29 с фильтром 30, а в нижней части корпуса располагается полость, в которой размещается охладитель масла 31.

Устройство (см. чертеж) работает следующим образом. Обрабатываемая жидкотекучая среда через входной патрубок поступает благодаря шнеку 23 на вход в диск 24. Вращение от двигателя 9 через шестерню-колокол 10, шестерни-сателлиты 12 передается ведомой шестерни 25, закрепленной на валу 26 аппарата, диску 27 и шнеку 23, размещенному во входном патрубке. Вращающиеся вместе с диском 27 ротора лопатки (выступы) 28 и боковые поверхности проточных каналов за счет центробежных сил создают радиальное движение обрабатываемой среды. За счет смещения проточных каналов диска ротора и проточных каналов диска статора жидкотекучая среда подвергается интенсивным воздействиям за счет градиента скоростей, градиента давлений, кавитации, акустики, объемных колебаний дисков статора и ротора.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1148638.

2. Патент Российской Федерации №2158628 - прототип.

3. Патент Российской Федерации №2192920.

Изобретение (роторно-пульсационный аппарат) относится к устройствам, применяющимся в химической, пищевой, фармацевтической, микробиологической отраслях промышленности для проведения процессов диспергирования, гомогенизации, растворения и перемешивания. Изобретение расширяет диапазон применения роторно-пульсационного аппарата за счет увеличения оборотов рабочего органа (колеса ротора). Поставленная задача решается постановкой планетарного мультипликатора между корпусом подшипников качения и фланцем электродвигателя. При этом ведущая шестерня-колокол аппарата закреплена на валу электродвигателя и мощность электродвигателя передается через ведущую шестерню-колокол и шестерни-сателлиты ведомой шестерне, закрепленной на валу ротора аппарата. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Роторно-пульсационный аппарат, содержащий корпус, образованный улиткой с входным и выходным патрубками, имеющей внутреннюю полость, переходящую в выходной канал выходного патрубка, статор, состоящий из дисков левой и правой секций и левого и правого переходников, связанных между собой, ротор, размещающийся внутри статора и содержащий диск, снабженный выступами и проточными каналами, смещенными относительно друг друга в окружном направлении, жестко связанный с валом, отличающийся тем, что он содержит мультипликатор, расположенный между электродвигателем и корпусом подшипников качения, при этом ведущая шестерня-колокол задним концом закреплена на валу электродвигателя, а передним шестеренчатым венцом связана через шестерни-сателлиты с ведомой шестерней, закрепленной на валу аппарата, при этом ведущая шестерня-колокол и шестерни-сателлиты размещены в корпусе мультипликатора, который левым фланцем связан с корпусом подшипников, правым - с фланцем электродвигателя, на верхней стороне которого смонтирована заливная горловина с фильтром, а в нижней части корпуса располагается полость, в которой размещается охладитель масла.2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что сателлитодержатель левым фланцем связан с корпусом мультипликатора, а правым фланцем через подшипник соединен с центральным выступом шестерни-колокола, а между фланцами в сателлитодержателе выполнены полости, в которых на осях размещаются шестерни-сателлиты.3. Аппарат по п.1 или 2, отличающийся тем, что левый и правый переходники связаны с улиткой быстросъемными хомутами, входной и выходной патрубки соединены с подводным и отводными трубопроводами также быстросъемными хомутами.