Гомогенизатор Советский патент 1989 года по МПК B01F7/10 

Изобретение относится к аппаратам для обработки гетерогенных сред и может быть использовано в химической, строительной, горно-рудной, пищевой и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение качества готового продукта и снижение энергозатрат.

На фиг. I изображен гомогенизатор, общий ВИД; на фиг. 2 - диск статора; на фиг. 3 - диск ротора.

Гомогенизатор содержит корпус 1, в котором в подшипниковом узле 2 установлен вал 3, на последнем укреплена система роторов, выполненных в виде дисков 4, с помощью шпонки 5. В корпусе 1 на пгпонке 5 установлена система статоров, выполненных в виде дисков 6. На соосньгх дисках статоров и poTopciB выполнены несоосные отверстия 7, которые расположены по

противоположно направленным спиралям Архимеда. На валу укреплены лопатки 8, предиазначенные для выгрузки обработанного материала. Корпус 1 имеет загрузочный 9 и разгрузочный 10 патрубки. Шаг спирали Архимеда, по которой расположены отверстия 7 в дисках статора 6 и ротора 4, составляет 1,1-1,3 диаметра отверстия 7.

Расположение отверстий в дисках статоров и роторов по противоположно направленным спиралям позволяет повысить качество обрабатьюаемого материала и снизить гидравлическое сопротивление гомогенизатора. Повышение качества готового продукта до- .стигается за счет того, что при таком расположении отверстий на дисках исключаются возможность одновременного открытия всех отверстий и проскок через образовавшиеся каналы не4

Х iU CD

сд

о

обработанных твердых компонентов. Выполнение отверстий на дисках несо- осными позволяет открьшать их не полностью. При этом открыта примерно половика отверстия на соседних дисках. По мере вращения одного диска относительно другого, открытая часть рассматриваемого отверстия уменьшается и начинает открьшаться новая часть, в просвет которой устремляется обработанный материал. Таким образом, поток движущейся обрабатываемой массы разбивается отверстиями в дисках статоров и роторов на множество небольших в диаметре каналов . Частички твердой фазы, движу- по тонким каналам в пастообразном материале, имеют меньше степеней свободы, чем в сплошном потоке. Поэтому твердые компоненты в обрабатываемом продукте, движущемся тонкими потоками по открытым сечениям отверстий в дисках, находятся очень близко к режущим кромкам отверстий, интенсивно измельчаются этими кромками даже при небольшой скорости движения одного диска относительно другого, исключая при этом проскок необработанных твердых частиц. Отсутствие последних в готовом продукте делает его хорошо гомогенизированным и высокого качества. Вместе

дукте, и повысить его качество. Снижение гидравлического сопротивления Наблюдается за счет увеличения площади свободных сечений отверстий, которая возрастает при увеличении ко40

с этим резко снижается гидравлическое

сопротивление гомогенизатора, так как 35 личества последних.

Выполнение шага спирали, по которой расположены отверстия на дисках, менее 1,1 диаметра отверстий не позволяет получить перфорированный диск необходимой прочности, так как толщина перемычки конструкционного материала между отверстиями очень тонкая. Кроме того, в процессе работы наблюдается некоторый износ режущих кромок отверстий. Если в результате износа отдельные перемычки разрушаются, то в целом на диске увеличивается свободное сечение (отверстия как бы сольются) при одновременном уменьшении количества

отсутствует в определенные моменты закрытие всех отверстий, что наблюдается в известном устройства. В любой момент времени в предлагаемом гомогенизаторе открыта часть отверстий, через которые проходит обраба- тьшаемый материал.

Расположение отверстий на роторах и статорах по спиралям Архимеда поз воляет добиться расширения пределов активного участка режущей кромки. Величина режущей кромки, участвующей в измельчении, достигает 1/3 длины окружности отверстия в диске, а в известном устройстве 1/10. Поэтому из- 50

45

режущих кромок, что влечет за собой снижение интенсивности процесса гомогенизации и отрицательно сказьгеает ся На качестве готового продукта.

нос статоров и роторов, точнее их отверстий, происходит значительно медленнее, режущие кромки остаются острыми в течение длительного срока, что способствует интенсивному измельчению 55 твердых компонентов, не допуская при этом их проскока через зону обработки и исключая содержание их в гото94956

в ом

продукте. Готовый продукт, таким образом, не содержит твердых частиц, что повышает его качество.

г Кроме того, расположение отверстий в дисках позволяет хорошо перемещать обрабатьшаемый материал в радиальном направлении, что также по- вьш1ает качество готового продукта,

10 так как хорошо гомогенизированный материал не только не содержит твердых включений, но и имеет одинаковый состав по всему объему, т.е. является хорошо перемешанным.

15 Выполнение шага спирали Архимеда не более 1,3 диаметра отверстий позволяет получить максимальное количество отверстий на статорах и роторах готового продукта и снизить гидрав20 лическое сопротивление гомогенизатора. Получение на дисках максимального количества отверстий позволяет получить максимальное количество режущих кромок и разбить поток движущегося материала на большее количество каналов уменьшенного сечения, что позволяет интенсифицировать процесс диспергирования твердых частиц, исключая их содержание в готовом дукте, и повысить его качество. Снижение гидравлического сопротивления Наблюдается за счет увеличения площади свободных сечений отверстий, которая возрастает при увеличении ко25

режущих кромок, что влечет за собой снижение интенсивности процесса гомогенизации и отрицательно сказьгеает- ся На качестве готового продукта.

Таким образом, шаг спирали Архимеда, по которой расположены отверстия на дисках, должен быть более 1,1 диаметра отверстий. При этом шаг

спирали не должен превьппать 1 ,3 диаметра отверстий, так как при этом наблюдается нерациональное использование поверхностей дисков. На них и в этом случае выполняется меньшее количество отверстий, что снижает количество режущих кромок, в результате чего снижается интенсивность гомогемешивается. Проворачивание дисков статора 6 в процессе работы гомогенизатора исклкчается с помощью шпонки 5, установленной в корпусе 1 . Хорошо гомогенизированный продукт, не содержащий твердых включений и одинакового состава по всему объему, с помощью лопаток 8, укрепленных на ва

Изобретение относится к гомогенизаторам и позволяет повысить качество готового продукта, а также снизить энергозатраты. Гомогенизатор содержит корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, в котором соосно установлены диски ротора и статора с отверстиями. Отверстия на дисках ротора и статора расположены по противоположно направленным спиралям Архимеда. Шаг спирали Архимеда составляет 1,1÷1,3 диаметра отверстий. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

низации и ухудшается качество готово-, ю лу 3, выгружается из аппарата через го продукта. Кроме того, в случае ма- патрубок 10. лого количества отверстий на дисках аппарат обладает большим гидравлическим сопротивлением, что ведет к доНаряду с высоким качеством готовог продукта аппарат обеспечивает неболь шое I: дpaвличecкoe сопротивление в

полнительным затратам энергии на nepe-jj процессе его эксплуатации, поскольку

отверстия 7 в дисках статоров 6 и роторов 4 расположены по противоположно направленным спиралям Архимеда исключая при этом моменты полного закрытия отверстий. Кроме того, и ра положение отверстий 7 по противоположно направленным спиралям Архимеда способствует более полному и интенсивному перемешиванию обрабатываемомещивание обрабатываемого материала по рабочему объему гомогенизатора.

Гомогенизатор работает следующим образом.

Исходный пастообразный материал, 20 содержащий твердые компонеты, под давлением по патрубку 9, установленному в корпусе 1, подается в рабочий объем гомогенизатора. Отверстиями 7, выполненными в дисках статоров 6 и ро- 25 го материала, что повьш1ает его каче- торов 4, сплошной поток гомогенизируемого материала разбивается на множество каналов, размеры которых определяются величиной просвета, образованного несоосными отверстиями 7. ЗО При вращении вала 3 с дисками 4 ротора, укрепленного в корпусе 1 в подшипниковом узле 2, происходит интенсивное измельчение находящихся в пастообразном материале твердых компоство.

Ф. о р м у л а

изобретения

35

нентов и перемешивание его. Измельчение производится острыми режущими кромками отверстий 7 дисков ротора 4 и статора 6. При этом наблюдается

постоянное изменение направления дви- Q чающийся тем, что отверстия

жения пастообразного обрабатываемого материала, который движется по каналам, образующимся несоосными отверстиями 7, в результате чего обраба- тьшаемый материал интенсивно перелу 3, выгружается из аппарата через патрубок 10.

Наряду с высоким качеством готового продукта аппарат обеспечивает небольшое I: дpaвличecкoe сопротивление в

отверстия 7 в дисках статоров 6 и роторов 4 расположены по противоположно направленным спиралям Архимеда, исключая при этом моменты полного закрытия отверстий. Кроме того, и расположение отверстий 7 по противоположно направленным спиралям Архимеда способствует более полному и интенсивному перемешиванию обрабатываемого материала, что повьш1ает его каче-

го материала, что повьш1ает его каче-

ство.

Ф. о р м у л а

изобретения

20 25 го материала, что повьш1ает его каче- ЗО

35

3, Гомогенизатор по пп.1 и 2, о т- личающийся тем, что шаг спирали Архимеда составляет 1,1.-I,3 диаметра отверстий.