КОНИЧЕСКИЙ РОТАЦИОННО-ПЛЕНОЧНЫЙ АППАРАТ
CONIC ROTATION-FILM MECHANISM

Изобретение относится к устройствам для проведения процесса сушки фосфатидных эмульсий растительных масел и может быть использовано в масложировой промышленности и других отраслях промышленности, применяющих выпаривание влаги из термолабильных высоковязких концентратов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является ротационно-пленочный аппарат [авторское свидетельство СССР №1722516, кл. B01D 3/30 30.03.92. Бюл. №12], предназначенный для проведения процесса выпаривания фосфатидных эмульсий подсолнечных масел, выполненный в виде горизонтально расположенного конического корпуса с крышкой и обогреваемыми стенками, снабженного патрубками для подвода и отвода пара и патрубками для ввода исходного и вывода готового продукта, расположенными соответственно в верхней и нижней частях корпуса, сепарационного отбойника тарельчатого типа и сепарационной камеры с патрубками для подсоединения к вакуумной системе, размещенной внутри корпуса и закрепленной на валах с помощью ротора в виде звездообразного полого барабана постоянного сечения с расположенными на его наружной поверхности лопастями. В зоне между лопастями и в дисках ротора в направлении перемещения обрабатываемого продукта выполнена перфорация.
Недостатком данного устройства является низкая надежность его работы в результате того, что выполнение полого барабана постоянным сечением с расположенными на его наружной поверхности лопастями приводит к малой скорости перемещения обрабатываемого продукта вдоль корпуса аппарата вместе с выпаренными из продукта парами влаги из-за возрастающего гидравлического сопротивления, сужающегося межлопастного канала, а также из-за недостаточной эффективности разделения парожидкостной смеси вращающимся сепарационным отбойником тарельчатого типа, который за счет действия центробежных сил разбрызгивает продукт, в результате чего происходит его частичное попадание в зону удаления парогазовой смеси.
Технической задачей изобретения является повышение надежности аппарата за счет беспрепятственного перемещения продукта и парогазовой смеси по аппарату и равномерному распределению продукта на внутренней поверхности его корпуса, а также высокой степени разделения парожидкостной смеси.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в коническом ротационно-пленочном аппарате, содержащем конический корпус с крышками и обогреваемыми стенками, снабженными патрубками для подвода и отвода пара и патрубками для ввода исходного и вывода готового продукта, расположенными соответственно в верхней и нижней частях корпуса, сепарационный отбойник и сепарационную камеру с патрубкам для подсоединения к вакуумной системе, размещенный внутри корпуса и закрепленный на валах с помощью дисков полый ротор со звездообразным сечением, вершины которого являются его лопастями, новым является то, что ротор выполнен в форме усеченного конуса с образованием между лопастями овалообразного канала постоянного сечения, а кромки лопастей ротора по всей длине образующей имеют чередующиеся трапецеидальные вырезы, которые на смежных лопастях расположены со смещением по отношению к предыдущему, при этом лопасти выполнены с образованием между их кромками и внутренней поверхностью конического корпуса зазора, увеличивающегося по ходу движения продукта, причем непосредственно за сепарационным отбойником расположено неподвижно закрепленное на корпусе посредством радиальных опор сепарационное кольцо с отверстиями в виде кольцеобразных сегментов, на поверхности сплошной части которого, обращенной к ротору, установлены вертикальные направляющие.
Технический результат заключается в повышении надежности аппарата за счет беспрепятственного перемещения продукта и парогазовой смеси по аппарату и равномерному распределению продукта на внутренней поверхности его корпуса, а также высокой степени разделения парожидкостной смеси.
На фиг.1 изображен общий вид конического ротационно-пленочного аппарата, на фиг.2 - полый барабан со звездообразным сечением и его трехмерная модель, 3 - конфигурация смежных лопастей ротора; 4 - сепарационное кольцо, 5 - увеличенный выносной элемент сепарационного кольца.
Конический ротационно-пленочный аппарат (фиг.1) содержит конический корпус 1 с крышками 2 и обогреваемыми стенками, имеющими греющую рубашку 3 и патрубки 4, 5 соответственно для ввода исходного продукта, вывода готового продукта, расположенными в верхней и нижней частях корпуса, а также патрубка 6 для присоединения к вакуумной системе. Подвод и отвод пара из греющей рубашки 3 осуществляется через патрубки 7 и 8.
Внутри корпуса 1 размещен с возможностью вращения полый герметичный ротор 9 (фиг.2), выполненный со звездообразным сечением в форме усеченного конуса, вершины которого являются его лопастями 10, и с образованием между лопастями 10 овалообразного канала постоянного сечения.
Ротор 9 в аппарате закреплен с помощью дисков 11 и 12 на полуосях 14, 17, причем полуось 14 выступает в качестве приводного вала (фиг.1).
Кромки лопастей 10 ротора по всей длине образующей имеют чередующиеся трапецеидальные вырезы, которые на смежных лопастях 10 (фиг.1, 2, 3) расположены со смещением по отношению к предыдущему, при этом лопасти 10 выполнены с образованием между их кромками и внутренней поверхностью конического корпуса 1 зазора 13, увеличивающегося по ходу движения продукта.
После рабочей зоны, в которой размещен ротор 9, расположена сепарационная камера 16. При этом на выходе из рабочей зоны ротор 9 снабжен сепарационным отбойником 15, непосредственно за которым расположено неподвижно закрепленное на корпусе 1 посредством радиальных опор сепарационное кольцо 18 с отверстиями в виде кольцеобразных сегментов 21. Между неподвижным сепарационным кольцом 18 и вращающейся частью ротора 9 размещена уплотняющая втулка 20. На поверхности сплошной части сепарационного кольца 18, обращенной к ротору 9, установлены вертикальные направляющие 19.
Предлагаемый конический ротационно-пленочный аппарат работает следующим образом.
Исходный обрабатываемый продукт поступает через патрубок 4 во внутреннее пространство корпуса 1, где попадает на лопасти 10 вращающегося ротора 9, и под действием центробежных сил наносится на внутреннюю поверхность корпуса 1, обогреваемого через греющие рубашки 3 паром, подаваемым и отводимым патрубками 7 и 8. Обрабатываемый продукт равномерно распределяется на внутренней поверхности корпуса 1 аппарата с помощью лопастей 10 ротора 9. При этом снижению гидравлического сопротивления на размещение продукта на внутренней поверхности корпуса 1 и его поступательному перемещению вдоль корпуса 1 способствуют выполненные в кромках лопастей 10 по всей длине ротора 9 чередующиеся трапецеидальные вырезы, расположенные на смежных лопастях 10 со смещением по отношению к предыдущей.
Продукт поступательно и беспрепятственно перемещается вместе с выпаренными из продукта парами влаги вдоль корпуса 1 в зазоре 13 между внутренней поверхностью корпуса 1 и торцевой кромкой лопасти 10. По мере увеличения вязкости продукта по длине ротора 9 толщина его пленки на внутренней поверхности корпуса 1 аппарата увеличивается, но значительного повышения сопротивления при этом не происходит вследствие предусмотренного конструкцией увеличения зазора 13 по направлению к выходу из рабочей зоны. При этом парогазовая смесь из продукта свободно удаляется в овалообразный канал постоянного сечения и благодаря этому без сопротивления выводится из рабочей зоны в сепарационную камеру 16, в которой посредством сепарационных отбойника 15 и неподвижного кольца 18 отделяется от жидкой фазы, а затем через кольцеобразные сегментные отверстия 21 и патрубок 6 отсасывается вакуумной системой (не показана) из аппарата.
Продукт, удаленный из рабочей зоны с внутренней поверхности корпуса 1 аппарата вместе его частью, отделенной с помощью сепарационных вращающегося отбойника 15 и неподвижного кольца 18, удаляется из аппарата через патрубок 5. Направленному стеканию жидкой фазы продукта, выделившейся на неподвижном кольце 18, способствуют направляющие 19.
Преимущества конического ротационно-пленочного аппарата заключаются в том, что:
- выполнение ротора в форме усеченного конуса с образованием между лопастями овалообразного канала постоянного сечения позволяет беспрепятственно удалять парогазовую смесь из рабочей зоны аппарата;
- выполнение в кромках лопастей ротора по всей длине образующей чередующихся трапецеидальных вырезов, которые на смежных лопастях расположены со смещением по отношению к предыдущему, способствует равномерному распределению продукта на внутренней поверхности корпуса аппарата и его свободному перемещению по аппарату;
- образование между кромками лопастей и внутренней поверхностью конического корпуса зазора, увеличивающегося по ходу движения продукта, обеспечивает невысокие значения гидравлического сопротивления перемещению продукта при увеличении толщины его пленки с изменением вязкости;
- расположение непосредственно за сепарационным отбойником неподвижно закрепленного на корпусе посредством радиальных опор сепарационного кольца с отверстиями в виде кольцеобразных сегментов позволяет обеспечить надежное и эффективное отделение жидкой фазы от парогазовой смеси;
- установка на поверхности сплошной части неподвижного сепарационного кольца, обращенной к ротору, вертикальных направляющих обеспечивает направленное стекание жидкой фазы продукта.