РАБОЧИЙ ОРГАН ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ КАВИТАЦИОННОГО ДИСПЕРГАТОРА Российский патент 2008 года по МПК B23P6/00 

Предлагаемое изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для измельчения пищевого сырья при получении разнообразных паст, пюре и соков.

Известны устройства для измельчения растительного сырья, реализующие широкий спектр физических эффектов для отделения от обрабатываемого объекта частиц различной формы и размеров [1].

При получении разного рода овощных пюре и соков известные устройства недостаточно полно разрушают структуру перерабатываемого сырья, что не позволяет выделять максимально возможное количество пищевых волокон и клеточного сока.

Известны устройства-диспергаторы, в основу принципа измельчения сырья в которых положено использование кавитационных эффектов, возникающих при интенсивной турбулизации сопровождающих жидкостных потоков [2].

Такие устройства более эффективны с точки зрения получения измельченных продуктов необходимой мелкой дисперсности, однако требуют постоянного восстановления измельчительных органов, поскольку кавитация разрушает обе контактирующих поверхности: сырье и поверхность измельчительного органа.

Наиболее близким по технической сущности и получаемому положительному эффекту к заявляемому является рабочий орган для восстановления диспергатора, включающий гибкую пластину с нанесенными на нее под углом к торцевой стороне полосами абразива [3].

Описанное устройство за счет нанесения на фольгированный пластик абразивного покрытия позволяет восстанавливать рабочие органы диспергаторов, что позволяет более глубоко разрушать структуру перерабатываемого пищевого сырья, отделяя большее количество пищевых волокон и сока. Вместе с тем, отсутствие возможности сближения абразивного покрытия с рабочими металлическими поверхностями диспергатора из-за неплотности прилегания, приводит к тому, что под действием центробежных сил в зоне обработки остаются достаточно крупные участки рабочих органов диспергаторов с остаточным воздействием кавитации.

Технический эффект в предлагаемом техническом решении достигается за счет того, что полосы выполнены прерывистыми в виде ромбовидных элементов, две противоположных стороны которых ориентированы параллельно боковой стороне пластины с зазорами между ними равными, 0,1-0,2 ширины абразивных полос. Это с одной стороны позволяет более плотно облегать ротор или статор диспергатора при, соответственно, наружном или внутреннем размещении рабочего органа относительно этих элементов. С другой стороны удаляемый в процессе обработки металл вместе с СОЖ удаляется по межполостным канавкам. Поскольку пластина на торцевых сторонах, на участках свободных от абразива, снабжена прямоугольными металлическими выпусками с возможностью отклонения их в плоскости, перпендикулярной плоскости пластины, имеется возможность крепления рабочего органа к торцевым поверхностям ротора или закрепления, например винтами, его на поверхности статора. В одном случае восстановлению подвергается статор, в другом - ротор.

Высокое качество обработки рабочих поверхностей диспергатора статора и ротора обуславливает эффективность использования элементов нанотехнологий, основанных на эффекте кавитации. Кавитация отличается от обычного разрушения тем, что при повышении относительной скорости потока относительно тела понижается давление потока до давления насыщенных паров (ваккума). При этом жидкость вскипает, и образуются кавитационные парогазовые пузырьки микроскопических размеров. Кавитационные пузырьки, попадая в область повышенного давления, охлопываются (замыкаются, конденсируются) кумулятивными струйками в точки. В этих точках, а их огромное количество, кумулятивные эффекты приводят к точечному повышению давлений до десятков тысяч атмосфер, с образованием точечных температур в десятки тысяч градусов по Кельвину.

Кроме того, резкое (внезапное) исчезновение кавитационных пузырьков приводит к образованию гидравлических ударов, и как следствие к созданию волны сжатия и растяжения в жидкости с ультразвуковой частотой. Если ударная волна встречает на своем пути препятствие, то она разрушает его поверхность. Кавитационных пузырьков довольно много и захлопывание их происходит много тысяч раз в секунду, поэтому кавитация приводит к значительным разрушениям.

На фиг.1 изображена принципиальная схема рабочего органа, а на фиг.2 - схема диспергатора для пояснения порядка установки наиболее ответственных конструктивных элементов.

Устройство состоит из гибкой пластины 1, изготовленной из металлизированной резины или металлической фольги, на которую методом гальваностегии нанесены под углом к торцевой стороне полосы абразива на основе никелевой связки и электрокорунда белого марки 24А16-24А50. Марка абразивного зерна или порошка выбирается в зависимости от конструкции диспергатора и зазора между ротором 5 и статором 4. Полосы 2 выполнены прерывистыми в виде ромбовидных элементов, две противоположных стороны которых ориентированы параллельно боковой стороне пластины с зазорами между ними, равными 0,1-0,2 ширины абразивных полос. Пластина на торцевых сторонах, на участках, свободных от абразива, снабжена прямоугольными металлическими выпусками 3 с возможностью отклонения их в плоскости, перпендикулярной плоскости пластины.

Эксплуатируется рабочий орган следующим образом. При необходимости восстановления внутренней цилиндрической поверхности статора 4 рабочий орган для восстановления оборачивают вокруг наружной поверхности ротора 5. Крепление его на роторе обеспечивают посредством металлических выпусков 3, которые остаются непокрытые абразивом. За счет наличия зазоров между ромбовидными участками абразивной полосы рабочий орган плотно облегает ротор. Если пластина рабочего органа выполнена из металлизированной резины, слой резины предварительно удаляют механическим или химическим путем. Вращая ротор, как при рабочем режиме против часовой стрелки, обеспечивают подъем СОЖ по внутренней полости ротора и через перфорацию прижим пластины с абразивными полосами к внутреннему цилиндру статора. Снимаемые заусенцы, образованные кавитационным износом, за счет наклона абразивных полос смываются смазывающее охлаждающей жидкостью (СОЖ) в рабочую емкость, куда помещен диспергатор.

В случае восстановления наружной поверхности ротора пластина 1 с абразивными полосами 2 помещается на внутреннюю поверхность статора, где крепится в верхней части прижимными винтами, а в нижней - выпусками 3. Вращение ротора 5 осуществляют по часовой стрелке, в результате чего, создаваемое внутри ротора разрежение заставляет СОЖ через перфорацию статора 4 прижимать абразивные полосы к наружной поверхности ротора.

Таким образом рабочий орган для восстановления кавитационного диспергатора позволяет удалять следы кавитационного износа с обеих рабочих поверхностей наружной - ротора и внутренней - статора.

Использование предлагаемого технического решения позволит интенсифицировать процесс обработки пищевого сырья за счет сокращения времени на техническое обслуживание и обеспечить его более глубокую переработку с более полным выделением сока и повышением дисперсности измельчения пищевых волокон поддержанием рабочих поверхностей в должном состоянии.

Источники информации

1) Стабников В.Н., Лысянский В.М., Попов В.Д. Процессы и аппараты пищевых производств. М., Агропромиздат, 1985, с.58-76.

2) Описание и инструкция по эксплуатации IKA-ULTRA-TURRAX T25 basic, IKA WERKE GmbH&Co.KG, 2002.

3) Покрытие для рабочих органов картофелечистки, авт. Алексеев Г.В. и др., а.с. №1725449, А23N 7/02.

Рабочий орган для восстановления кавитационного диспергатора относится к пищевой промышленности и может быть использован для восстановления оборудования для измельчения пищевого сырья при получении разнообразных паст, пюре и соков. Рабочий орган для восстановления кавитационного диспергатора содержит гибкую пластину с нанесенными на нее под углом к торцевой стороне полосами абразива, выполненными прерывистыми в виде ромбовидных элементов, две противоположные стороны которых ориентированы параллельно боковой стороне пластины с зазорами между ними, равными 0,1-0,2 ширины абразивных полос. Пластина на торцевых сторонах на участках, свободных от абразива, снабжена прямоугольными металлическими выпусками с возможностью отклонения их в плоскости, перпендикулярной плоскости пластины. Обеспечивается сокращение времени на техническое обслуживание кавитационного диспергатора, 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Рабочий орган для восстановления кавитационного диспергатора, содержащий гибкую пластину с нанесенными на нее под углом к торцевой стороне полосами абразива, отличающийся тем, что полосы абразива выполнены прерывистыми в виде нанесенных с зазорами ромбовидных элементов, две противоположных стороны которых ориентированы параллельно боковой стороне пластины, а зазор равен 0,1-0,2 ширины абразивных полос.2. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что гибкая пластина на участках торцевых сторон, свободных от абразива, выполнена с прямоугольными металлическими выпусками с возможностью их отклонения в плоскости, перпендикулярной плоскости пластины.