РОТОРНЫЙ ДИСПЕРГАТОР
ROTOR DISPERSER

Изобретение относится к устройствам для диспергации, гомогенизации, измельчения и смешивания материалов. Может быть использовано в сельском хозяйстве, в частности, животноводстве для приготовления искусственного молока (ЗЦМ) и других отраслях производства для получения однородной смеси.
Известен роторно-пульсационный аппарат, который содержит установленные в корпусе ротор и статор, на рабочих поверхностях которых выполнены зубчатые элементы, представляющие собой концентрично расположенные по окружности ряды, состоящие из выступов и впадин [1].
Такая конструкция роторно-пульсационного аппарата позволяет осуществлять процессы диспергирования, гомогенизации и перемешивания, может быть использовано при структурировании пропускаемой через него жидкости, совмещает функции диспергатора, гомогенизатора и насоса.
Недостатками данного роторно-пульсационного аппарата являются сложность конструкции и то, что для подачи материала внутри аппарата требуется наличия насоса.
Известен роторный диспергатор, который состоит из ротора, выполненного в виде диска с лопатками, образованными прорезями в цилиндре и приводимого во вращение с помощью вала, статор имеет дополнительно внешний концентрический ряд спрямляющих лопаток, охватывающий ротор снаружи, причем ширина радиальных прорезей между спрямляющими лопатками статора в несколько раз меньше их длины [2].
Он пригоден для применения в качестве погружного инструмента внутри емкостей, обеспечивает лучшую дисперсность обрабатываемого материала, как в проточной среде, так и в емкостях различных технологических аппаратов.
Недостатком данного роторного диспергатора является сложность конструкции, большой размер и масса, что снижает эксплуатационную надежность и увеличивает затраты энергии в процессе работы.
Известен роторный диспергатор состоящий из круглого корпуса с радиальными отверстиями, продолжением которого является статор, состоящий из внутренней и наружной обечайек. Внутри корпуса расположен ротор с отверстиями и вал. Обечайки статора содержат, отверстия на боковых поверхностях. Ротор расположен между обечайками и для поступления материала имеются торцовые отверстия [3].
В конструкции данного роторного диспергатора эффективность диспергации достигается тем, что суммарная площадь отверстий на внутреннем статоре больше суммарной площади отверстий наружного статора, что способствует обеспечению создание гидравлического подпора и может применяться как в проточных условиях, так и внутри емкостей различных технологических аппаратов.
Недостатком данного роторного диспергатора является то, что хотя и процесс диспергации происходит двухступенчато, но из-за несовершенства конструкции ротора, недостаточно сильное всасывание обрабатываемого продукта намного уменьшает силу гидравлического удара, что в свою очередь способствует скоплению в определенной степени жировых шариков.
Данный роторный диспергатор является наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату (прототип).
Задачей изобретения является повышение эффективности диспергации.
Задача решается следующей совокупностью признаков предлагаемого роторного диспергатора.
Предлагаемый роторный диспергатор состоит из, имеющего внутреннюю и наружную обечайки, содержащие на боковых поверхностях отверстия, суммарная площадь которых на внутренней обечайке больше чем суммарная площадь на наружной обечайке, установленный на круглом цилиндрическом корпусе статора представляющий собой диск с торцовыми отверстиями по краям для входа обрабатываемой смеси и в центре для входа вала на которую насаживается и закрепляется гайкой, расположенный между обечайками статора, представляющий собой диск вращающийся ротор имеющий торцовые отверстия по краям для входа обрабатываемой смеси и в центре для насаждения на вал, так же крыльчатку в виде лопастей дугообразной формы, при этом радиальный зазор между обечайками статора и лопастями ротора не превышает 0,5 мм.
При этом в отличие от известного в предлагаемом роторном диспергаторе технический результат достигается тем, что представляющий собой диск вращающийся ротор имеющий торцовые отверстия по краям для входа обрабатываемой смеси и в центре для насаждения на вал, а так же крыльчатку в виде лопастей дугообразной формы, установленных под углом α не более 12° к оси ротора, внешним радиусом R=27 мм, внутренним радиусом r=23 мм и краями образующие зубья под центральным углом не более γ=48° к радиусу, увеличивая одновременно как окружную скорость так и воздействие центробежных сил, усиливает всасывания и ускорение потока обрабатываемой смеси создавая усиленный эффект гидравлического удара, отбрасывая обрабатываемую смесь к периферии проходя через щели между обечайками статора и ротора исключая скопление жировых шариков, тем самым происходит мелкодисперсное дробление частиц лопастями ротора, что намного повышает эффективность диспергации.
Признаки предлагаемого роторного диспергатора и получаемый технический результат имеют следующую причинно - следственную связь.
Сходные с известным устройством признаки предлагаемого роторного диспергатора процесс диспергации происходит двухступенчато и суммарная площадь отверстий на внутреннем статоре больше суммарной площади отверстий наружного статора, что обеспечивает создание гидравлического подпора.
А отличительные признаки предлагаемого роторного диспергатора в совокупности с исходными и эффект повышение эффективности диспергации находятся в следующей причинной зависимости.
Представляющий собой диск вращающийся ротор, имеющий торцовые отверстия по краям для входа обрабатываемой смеси и в центре для насаждения на вал, а так же крыльчатку в виде лопастей дугообразной формы, установленных под углом α не более 12° к оси ротора, внешним радиусом R=27 мм, внутренним радиусом r=23 мм и краями образующие зубья под центральным углом не более γ=48° к радиусу, увеличивая одновременно как окружную скорость так и воздействие центробежных сил, усиливает всасывания и ускорение потока обрабатываемой смеси создавая усиленный эффект гидравлического удара, отбрасывая обрабатываемую смесь к периферии проходя через щели между обечайками статора и ротора исключая скопление жировых шариков, тем самым происходит мелкодисперсное дробление частиц лопастями ротора, что намного повышает эффективность диспергации.
Предлагаемый роторный диспергатор позволяет обеспечивать лучшую дисперсность обрабатываемой смеси, позволяет усовершенствовать конструкцию, применяется в качестве погружного инструмента исключая возникновение избыточного давления на периферии емкостей и обеспечивая одновременно как устойчивость режима обработки обрабатываемой смеси, так и потребляемой диспергатором мощности.
Таким образом, признаки предлагаемого роторного диспергатора существенны, а получаемый технический результат решает поставленную задачу изобретения.
На фиг. 1 изображен общий аксонометрический вид роторного диспергатора; на фиг. 2 изображен аксонометрический вид статора; на фиг. 3 изображен аксонометрический вид ротора.
Роторный диспергатор состоит из, имеющего внутреннюю 3 и наружную обечайки 2 содержащие на боковых поверхностях отверстия 6, 7 суммарная площадь которых на внутренней обечайке 3 больше чем суммарная площадь на наружной обечайке 2, установленный на круглом цилиндрическом корпусе 12 статора представляющий собой диск 11 с торцовыми отверстиями 9 по краям для входа обрабатываемой смеси и в центре 13 для входа вала 4 на которую насаживается и закрепляется гайкой 10, расположенный между обечайками статора 3, 2, представляющий собой диск вращающийся ротор 1 имеющий торцовые отверстия 8 по краям для входа обрабатываемой смеси и в центре 14 для насаждения на вал 4, а так же крыльчатку в виде лопастей 5 дугообразной формы, установленных под углом α не более 12° к оси ротора, внешним радиусом R=27 мм, внутренним радиусом r=23 мм и краями образующие зубья под центральным углом не более γ=48° к радиусу.
Роторный диспергатор работает следующим образом. Емкость (на фиг. не показан), в которой установлен роторный диспергатор, наполняют обрабатываемой смесью таким образом, что бы ее уровень был выше имеющего внутреннюю 3 и наружную обечайки 2 содержащие на боковых поверхностях отверстия 6, 7 суммарная площадь которых на внутренней обечайке 3 больше чем суммарная площадь на наружной обечайке 2, установленный на круглом цилиндрическом корпусе 12 статора представляющий собой диск 11 с торцовыми отверстиями 9 по краям для входа обрабатываемой смеси и в центре 13 для входа вала 4. Посредством соединенного с электродвигателем (на фиг. не показан) вала 4, приводиться во вращательное движение насаженный на вал 4 и закрепленный гайкой 10, расположенный между обечайками статора 3, 2, представляющий собой диск вращающийся ротор 1 имеющий торцовые отверстия 8 по краям для входа обрабатываемой смеси и в центре 14 для насаждения на вал 4, а так же крыльчатку в виде лопастей 5 дугообразной формы, установленных под углом α не более 12° к оси ротора, внешним радиусом R=27 мм, внутренним радиусом r=23 мм и краями образующие зубья под центральным углом не более γ=48° к радиусу. Этим вследствие увеличения как окружной скорости так и усиления воздействия центробежных сил, усиливается всасывания и ускорение потока обрабатываемой смеси через торцовые отверстия 9 диска статора 11 и торцовые отверстия 8 диска вращающегося ротора 1, создавая усиленный эффект гидравлического удара, отбрасывая обрабатываемую смесь к периферии проходя через щели между обечайками статора и ротора исключая скопление жировых шариков, тем самым происходит мелкодисперсное дробление частиц лопастями ротора, что намного повышает эффективность диспергации.
Обрабатываемая смесь с ингредиентами вследствие сильного всасывания через торцовые отверстия 9 статора 11 и торцовые отверстия 8 диска вращающегося ротора 1 в щель между внутренней обечайкой 3 и ротором 1, центробежной силой и давлением создаваемой лопастями 5 твердые включения прижимаются к внутренней обечайке 3 и интенсивно измельчаются твердыми кромками окон самих же лопастей 5 и отверстий 7 расположенных на боковых поверхностях внутренней обечайки 3, а жировые капли из-за разницы скоростей потока перед входом в щель между внутренней обечайкой 3 и ротором 1 и в самой щели, а так же под механическим воздействием усиленного потока и сил поверхностного натяжения расчленяются на мелкие частицы. При перекрытии окон происходит гидроудар, при этом частицы жира и твердые включения рассеиваются. При переходе обрабатываемой смеси в щель между внешней обечайкой 2 и ротором 1 в силу сильного отбрасывания лопастями 5, а так же из-за разности размеров окон 7 внутренней 3 обечайки и окон 6 внешней 2 обечайки разность скоростей потока перед входом в щель между внешней обечайкой 2 и ротором 1 и в самой щели увеличивается в сторону возрастания, тем самым происходит дополнительное мелкодисперсное дробление частиц лопастями ротора, что намного повышает эффективность диспергации.
Таким образом предлагаемый роторный диспергатор обеспечивает лучшую дисперсность обрабатываемой смеси, позволяет усовершенствовать конструкцию, применяется в качестве погружного инструмента исключая возникновение избыточного давления на периферии емкостей и обеспечивая одновременно как устойчивость режима обработки обрабатываемой смеси, так и потребляемой диспергатором мощности.
Библиографические данные
1. Патент №2516146 Российская Федерация, B01F 7/12., Роторно-Пульсационный Аппарат. / В.В. Татаринов, А.Е. Ломовских, В.П. Иванов, А.А. Томилов, Д.Е. Капустин, И.П. Сысоев; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г.Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации. - 2011134397/05, заявл. 16.08.2011; опубл. 20.05.2014 Бюл. №14.
2. Патент №2156648 Российская Федерация, B01F 11/02, B01F 7/28, В06В 1/18, Роторный Диспергатор. / В.Г. Макаренко, М.Г. Макаренко, С.П. Кильдяшев; заявитель и патентообладатель Закрытое акционерное общество "Катализаторная компания". - 99125320/12, заявл. 30.11.1999; опубл. 27.09.2000 Бюл. №27.
3. Патент №27141 Республика Казахстан, B01F 7/28, В06В 1/18, Роторный Диспергатор. / А.К. Курманов, Т.И. Исинтаев, К.С. Рыспаев; заявитель и патентообладатель Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения "Костанайский государственный университет им. А. Байтурсынова" Министерства образования и науки Республики Казахстан. - 2012/0719.1, заявл. 18.06.2012; опубл. 15.07.2013, бюл. №7. (прототип).