Устройство для разрушения пены к ферментеру Советский патент 1993 года по МПК C12M1/14 

Изобретение относится к оборудованию химической, микробиологической, медицинской и пищевой промышленности и может быть использовано в барботажных и бражных реакторах, фёрментерах, дрожже- раститёльных аппаратах, а также в очистных сооружениях, где в ходе технологического процесса образуется пена.

Известно устройство для разрушения пены (ем. а. с. № 391163 М. кл. С 12 В 1/18), содержащее полый цилиндр с фланцем для крепления к аппарату и штуцер для ввода леногасящего агента. По оси цилиндра установлен с возможностью перемещения в вертикальной плоскости шток с клапаном, прикрепленным к концу штока гайкой.

Шток уплотнен набивной с нажимной втулкой и гайкой.

Между клапаном и нижней кромкой цилиндра образована кольцевая щель.

Пеногасящий агент через штуцер поступает в полый цилиндр и через кольцевой зазор между клапаном и нижней кромкой цилиндра выходит на поверхность или в слой пены в виде сплошной кольцевой пленки, которая за счет своей кинетической энергии срезает и гасит пену.

Известному изобретению присущи существенные недостатки, обусловленные низкой эффективностью разрушения, так как образуемая пленка разрушает пену на малой площади, при этом дополнительно интенсифицирует пенообразование за счет взбалтывания верхнего слоя жидкости.

Другим существенным недостатком известного устройства является применение насоса для создания избыточного давления,

vj

со

О

ся ел ел

необходимого для подачи пеногасящего агента из щели. Насос является неотъемлемой частью устройства, требует существенных затрат энергии, обладает ограниченным временным ресурсом работы и практически не применим в стерильных производствах из-за наличия уплотняющих сальников, через которые смазочные мате- риалы попадают в культуральную жидкость, вызывая1 Ы рчу готового продукта. Кроме того, для гашения пены используют жидкость взятую из аппаратагв результате чего происходит угнетение микроорганизмов.

Также известен механический пенога- ситель к аппарату для выращивания микроорганизмов (см. а. с. № 1143776, кл. С 12 М 1/14, 1983), который по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является наиболее близким к предлагаемому устройству и принят за прототип. Он включает вертикально установленный вал, снабженный укрепленными на нем при помощи ступицы лопастями и приводом. Вокруг вала с лопастями установлен кольцевой поплавок, прикрепленный к стенке аппарата гибкими элементами, при этом привод вала смонтирован на поплавке, а на внутренней поверхности поплавка укреплены вертикальные ребра.

К недостатком данного изобретения относится громоздкость конструкции из-за наличия в ней поплавка, в результате чего разрешение пены происходит-на малой площади, значительное потребление электроэнергии из-за наличия в конструкции электродвигателя, а также расположение трудящихся деталей конструкции в непосредственной близости от пены, в процессе разрушения которой смазочные и абразивные вещества неизбежно попадают в куль- тура льную Среду, загрязняя и вызывая ее порчу. Поэтому устройство не применимо в стерильных процессах, что значительно снижает область его применения.

Целью изобретения является сокращение потребления электроэнергии и более полнбе разрушёние пены..

Для этого в устройстве для разрушения пены к ферментеру, содержащем корпус, рабочий элемент для воздействия на пену, снабженный приводом и генератором импульсов с датчиком уровня пены, рабочий элемент представляет собой горизонтальную лопасть укрепленную в центральной своей части на вертикальном штоке, установленном с возможностью возвратно-поступа- тельного перемещения в вертикальной плоскости, при этом привод рабочего элемента - лопасть содержит катушку электромагнита, связанную с генератором импульсов,

шток размещен по ее оси и снабжен пластиной, служащей якорем электромагнита и ограничителем перемещения штока, причем катушка размещена в цилиндре, а шток прикреплен к нему посредством двух диафрагм, расположенных на торцах цилиндра для герметизации полости цилиндра, изоляции катушки от внешней среды и ограничения перемещения штока с лопастью.

О С целью удобства и быстроты размещения и извлечения рабочего элемента в фер- ментере, шток выполнен полым, лопасть укреплена на нем шарнирно с возможностью изменения наклона к горизонтальной

5 плоскости и снабжена тросом со стопором размещенным в полости штока и служащим тягой для изменения положения лопасти.

При проведении патентных исследований не были выявлены новые существенные

0 признаки предлагаемого изобретения, что свидетельствует критерию существенные отличия. ....

Сопоставленный анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство от5 личается тем, что шток помещен в корпусе, верхнее и нижнее днища которого выполнены в виде диафрагм, центры которых служат точками крепления штока, внутри корпуса помещен электромагнит, осью которого слу0 жит шток, причем катушка электромагнита соединена с генератором импульсов, что соответствует критерию Новизна.

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техни5 ческими решениями в данной области техники, позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволило сделать вывод о соответствии критерию существенные

0 отличия.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство для разрушения пены в фер- ментере состоит из корпуса 1, штока 2 с

5 жесткой лопастью 3, которая соединена с ним при помощи поворотного механизма 4. Внутри штока 2 имеется металлический трос 5 для опрокидывания жесткой лопасти 3, снабженной в верхней части стопором 6.

0 Внутри корпуса 1 расположен электромагнит 7, закрепленный на подставке 8. При подаче импульса на электромагнит 7 от генератора импульсов 9 притягивается пластина 10, закрепленная на штоке 2. Для

5 предотвращения ударов пластиной 10 по электромагниту 7 используется ограничитель 11, прикрепленный к корпусу 1 устройства. В ограничитель 11 упирается нижняя шайба 12, а между ней и верхней шайбой 13 закреплена верхняя диафрагма 14. Нижняя

шайба 12 для верхней диафрагмы 14 крепится к штоку 2, а верхняя шайба 13 зажимается гайкой 15, которая крепит верхнюю диафрагму 14 к штоку 2. Другой край верхней диафрагмы 14 крепится к корпусу 1 устройства. Также закреплена и нижняя диафрагма 16, один ее край закреплен в корпусе 1 устройства, а другой между верхней шайбой 17 и нижней шайбой 18. Верхняя шайба 17 закреплена к штоку 2, а нижняя шайба 18 для нижней диафрагмы 16 прижимает к верхней шайбе 17 нижнюю диафрагму 16с помощью гайки 19, крепящую нижнюю диафрагму 16 к штоку 2. Корпус 1 устройства закреплен в верхней части корпуса ферментера 20.

Устройство работает следующим образом.

Перед установкой в ферментер стопор 6 располагается вертикально по отношению к штоку 2. В результате этого металлический трос 5, соединенный с лопастью 3 внутри штока 2, опускается.Жесткая лопасть 3 соединена со штоком 2 при помощи поворотного механизма 4 поворачивается на угол, достаточный для установки устройства в ферментер. В результате этого металлический трос 5 перемещается вверх, подтягивая за собой жесткую лопасть 3 до горизонтального положения. Устройство крепится к корпусу ферментера 20.

При достижении пеной жесткой лопасти 3 формируется сигнал, поступающий на управляемую цепь генератора импульсов 9. При этом электрический импульс от генератора импульсов 9 поступает на-электриче- скую обмотку электромагнита 7, создавая зокруг нее переменное магнитное поле, которое индицирует вихревые токи в пластине 10. Наведенные в пластине 10 вихревые токи взаимодействуют с переменным полем электрической обмотки электромагнита 7, создавая : механический импульс силы, приводящий в движение пластину 10. Так как она жестко соединена со штоком 2, в нижней части которого закреплена жесткая лопасть 3, а шток 2 свободно удерживается на диафрагмах 14 и 16, то шток 2 начинает двигаться вниз с ускорением и жесткая лопасть 3, соприкасаясь с пеной . передает ей свой импульс силы и под действием кинематической энергии частицы пены, двигаясь вниз, захватывают другие частицы пены, заставляя их двигаться, сливаться в; капли, которые и разрушают пену при падении вниз.

Ф о р мул а и з о б.р е те н и я 1. Устройство для разрушения пены к ферментеру, содержащее корпус, рабочий

Чтобы не произошел разрыв диафрагм 14 и 16, а также для возврата жесткой лопасти 3 в крайнее верхнее положение, на штоке 2 имеется ограничитель 11, который в

момент хода штока 2 вниз упирается в нижнюю шайбу 12, закрепленную на штоке 2. Ограничитель 11 крепится к внутренней части корпуса 1 устройства на таком расстоянии от нижней шайбы 12, чтобы было

достаточно в момент хода штока 2 вниз разрушить жесткой лопастью 3 пену и в то же время не повредить диафрагмы 14 и 16, Это расстояние должно быть меньше, чем зазор между электромагнитом 7 и пластиной 10,

иначе и пластина 10 будет ударять по электромагниту 7, тер-i самым разрушая его.

После торможения штока 2 ограничителем 11 он возвращается в крайнее верхнее положение под действием упругих сил диафрагм 14 и 16 , в результате следует новый импульс от генератора импульсов 9 и процесс по разрушению пены повторится. Так как в ферментере происходит непрерывное вращение культуральнойсреды, пена, образуемая на ее поверхности, также будет вращаться. В результате ее разрушением происходит по всей площади. Как только вся пена разрушается, ее контакт с жесткой лопастью 3 не наблюдается и генератор импульсов 9 перестает вырабатывать импульсы, Устройство возвращается в исходное состояние. Процесс по разрушению повторяется, как только пена достигнет жесткой лопасти 3.

Исключение из конструкции устройства подвижных элементов и уплотнений позволяет использовать его в стерильных процессах медицинской, пищевой и других

промышленностях. Уменьшение в конструкции числа блоков, потребляющих электроэнергию, снижает энергозатраты устройства. Также энергозатраты снижаются и при потреблении импульсного потребления электроэнергии. Кроме того, конструкция позволяет полностью исключить из процесса разрушения пены дорогостоящие химические пеногасители, затраты на которые ежегодно Составляют на одном

ферментере свыше 10-15 тыс. руб.

.

Таким образом, внедрение предложенного устройства позволяет снизить суммарные затраты на процессе разрушения пены в одном ферментере ориентировочно на 15- 20 тыс. руб. в год.

элемент для воздействия на пену, снабженный приводом, и генератор импульсов с датчиком уровня пены, отличающееся

тем, что, с целью более полного разрушения пены, упрощения конструкции и сокращений энергозатрат, рабочий элемент представляет собой горизонтальную лопасть, укрепленную в центральной своей части на вертикальном штоке, установленном с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальной плоскости, при этом привод рабочего элемента содержит катушку электромагнита, связанную с генератором импульсов, шток размещен по ее оси и снабжен пластиной, служащей якорем электромагнита и ограничителем перемещения штока, причем катушка размещена в цилиндре, а шток прикреплен к нему посредством двух диафрагм, расположенных на торцах цилиндра для герметизации его полости, изоляции катушки от внешней среды и ограничения перемещения штока с лопастью. ,

2. Устройство по п. 1, от л и чаю щее- с я тем, что, с целью удобства и быстроты размещения и извлечения рабочего элемента в ферментере, шток выполнен полым, лопасть укреплена на нем шарнирно с возможностью изменения наклона к горизонтальной плоскости и снабжена тросом со стопором, размещенным в полости штока и служащим тягой для изменения положения лопасти.

Использование: химическая и микробиологическая промышленности, процессы леногашения в аппаратах, преимущественно разрушение пены в фёрментерах. Сущность изобретения: устройство содержит корпус, рабочий элемент для воздействия на пену и привод. Рабочий элемент представляет собой горизонтальную лопасть, ук- репленнуюс возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальной плоскости. Привод содержит катушку электромагнита, а шток, прикрепленный к лопасти размещен по ее оси и снабжен пластиной, служащей якорем электромагнита и ограничителем перемещения штока. Катушка размещена в цилиндре, а шток прикреплен к нему посредством двух диафрагм, герметизирующих полость цилиндра и катушку. Шток выполнен полым, лопасть на нем укреплена шарнирно посредством троса и имеет возможность наклона для быстрого извлечения лопасти из ферментера. 1 з. п. ф-лы,1 ил. ел С