ДИСПЕРГАТОР Российский патент 2021 года по МПК B01F3/12 

Устройство предназначено для получения стабильных дисперсных систем, содержащих волокнистую твердую фазу, и может быть использовано в пищевой, химической, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Известен роторно-пульсационный аппарат (Пат .2309791 Российская Федерация МПК⁷ B01F 7/00 B01F 7/28 / Роторно-пульсационный аппарат с направляющими лопастями / Иванец Г.Е., Светкина Е.А. Грунич С.В., Ядута А.З. Заявитель: Иванец Г.Е., Светкина Е.А., Грунич С.В., Ядута А.З. заявл. 12.12.2005, опубл. 10.11.2007), который содержит корпус с установленным в нем ротором, на основании которого выполнены отверстия. В корпусе аппарата на внешней стороне ротора установлены лопасти полусферической формы, которые расположены около отверстий основания ротора. Недостатком данного устройства является невысокая эффективность процесса за счет постоянной величины зазора между ротором и статором, что не обеспечивает достаточный истирающий эффект для разрушения волокнистых частиц.

Известен роторно-пульсационный аппарат (Пат. 2299091 Российская Федерация МПК⁷ B01F 3/08 B01F 7/28 / Роторно-пульсационный аппарат для получения преимущественно систем "жидкость-жидкость" / Сакович Г.В., Василишин М.С., Кухленко А.А., Сысолятин С.В., Карпов А.Г. Заявитель: Сакович Г.В., Василишин М.С., Кухленко А.А., Сысолятин С.В., Карпов А.Г. заявл. 16.11.2005, опубл. 20.05.2007), включающий рабочую камеру с устройством ввода контактирующих фаз и патрубком вывода эмульсии, концентрично установленными в ней ротором и статором, имеющими радиальные каналы. Устройство ввода контактирующих фаз выполнено в виде инжекционного узла смешения, при этом сопло расположено непосредственно в камере аппарата. Центральная часть ротора имеет форму усеченного конуса с углублением в вершине и, по крайней мере, с двумя концентричными кольцевыми выступами на боковой поверхности. Недостатком данной конструкции является недостаточная эффективность процесса при переработке дисперсных систем, содержащих волокна из-за недостаточного истирания последних в кольцевом зазоре между статором и ротором.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является многосекционный роторно-пульсационный аппарат (Пат.2257257 Российская Федерация МПК⁷ B01F 7/00 B01F 7/28 / Многосекционный роторно-пульсационный аппарат / Иванец Г.Е., Грунич С.В., Светкина Е.А., Артемасов В.В., Аверкин С.В. Заявитель: Иванец Г.Е., Грунич С.В., Светкина Е.А., Артемасов В.В., Аверкин С.В. заявл. 15.03.2004, опубл. 27.07.2005), который содержит корпус с установленными в нем ротором и статором с рабочими элементами в виде зубьев. Корпус аппарата разделен на две секции перегородками, в которых имеются отверстия различного диаметра. Одна из перегородок насажена на вал к основанию ротора и прикреплена к нему шпонкой, а вторая расположена в средней части корпуса, причем нижней стороной опирается на втулку, надетую на вал, а верхней стороной закреплена гайкой. Недостатком указанной конструкции является невысокая эффективность процесса при переработке дисперсных систем, содержащих волокна из-за постоянной величины зазора между подвижным и неподвижным рабочими органами.

В основе изобретения лежит задача увеличения величины сдвиговой деформации и интенсификации процесса истирания дисперсной фазы.

Технический результат изобретения - повышение степени измельчения при диспергировании жидких дисперсных систем, содержащих волокнистую твердую фазу.

Указанный технический результат достигается тем, что в диспергаторе содержащем корпус с входным и выходным патрубками, в котором соосно установлены ротор и статор, рабочими элементами которых являются концентрически расположенные зубья, согласно заявляемому изобретению, зубья ротора установлены на осях с возможностью свободного поворота, оси установлены перед центром масс зубьев по направлению вращения, а на внешней поверхности зубьев ротора закреплены фрикционные накладки из абразивного материала.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена принципиальная схема диспергатора; на фиг. 2 представлена рабочая зона диспергатора; на фиг. 3 - схема действия сил и перемещений в кольцевом зазоре между ротором и статором.

На фиг. 1 представлен диспергатор, который содержит электродвигатель 1, корпус 2, в котором соосно расположен ротор 3, жестко закрепленный на валу 4. К открытой торцевой поверхности корпуса прикреплен статор 5 с осевым входным патрубком 6. Корпус снабжен тангенциальным выходным патрубком 7.

На фиг. 2 изображена рабочая зона диспергатора, состоящая из концентрично расположенного ряда неподвижных зубьев 8 статора, внутри которого с возможностью вращения размещен ротор с подвижными зубьями 9, установленных на осях 10 с возможностью поворота. На внешней поверхности подвижных зубьев закреплены фрикционные накладки 11 из абразивного материала.

На фиг. 3 представлена схема действия сил и перемещений в кольцевом зазоре между ротором и статором, где F_ц - центробежные силы, F_сдв - сдвиговые нагрузки.

Устройство работает следующим образом. Обрабатываемая смесь, содержащая волокнистую дисперсную фазу, через входной патрубок 6 поступает в рабочую зону диспергатора, где под действием центробежных сил проходит в зазорах между подвижными зубьями 9 и входит в кольцевой зазор между ротором 3 и статором 5. Вращение ротора направлено таким образом, что оси 10 размещены перед центрами масс подвижных пальцев по направлению вращения. Зубья ротора установлены с возможностью поворота относительно осей под действием центробежных сил. Центробежные силы F_ц прижимают подвижные зубья 9 к неподвижным зубьям 8, создавая между ними гидроклин. Это позволяет подвижным зубьям поворачиваться на осях 10 и уменьшать зазор между ротором и статором, создавая гидроклин. При этом сдвиговые нагрузки F_сдв разрушают волокнистую твердую фазу. Фрикционные накладки 11 повышают сдвиговые деформации продукта за счет улучшения сцепления. Диспергированный продукт выводится из корпуса через патрубок 7.

Совокупность перечисленных конструктивных элементов способствует интенсификации процесса диспергирования в жидких дисперсных системах, содержащих волокнистую твердую фазу, повышения степени измельчения.

Таким образом, предложенное устройство позволяет более качественно, по сравнению с приведенными аналогами, осуществлять процессы диспергирования и гомогенизации в дисперсных системах с жидкой фазой, содержащих волокнистые частицы.

Диспергатор предназначен для получения стабильных дисперсных систем, содержащих волокнистую твердую фазу, и может быть использован в пищевой, химической, фармацевтической и других отраслях промышленности. Диспергатор содержит корпус с входным и выходным патрубками с установленными в нем соосно ротором и статором с рабочими элементами в виде концентрично расположенных зубьев. Зубья ротора установлены на осях с возможностью свободного поворота, оси установлены перед центром масс зубьев по направлению вращения, а на внешней поверхности зубьев ротора закреплены фрикционные накладки из абразивного материала. Техническим результатом изобретения является повышение степени измельчения при диспергировании жидких дисперсных систем, содержащих волокнистую твердую фазу. 3 ил.

Диспергатор, содержащий корпус с входным и выходным патрубками с установленными в нем соосно ротором и статором с рабочими элементами в виде концентрично расположенных зубьев, отличающийся тем, что зубья ротора установлены на осях с возможностью свободного поворота, оси установлены перед центром масс зубьев по направлению вращения, а на внешней поверхности зубьев ротора закреплены фрикционные накладки из абразивного материала.