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 то, что обрабатываемый продукт, содержащий влагу, перемещается вдоль корпуса аппарата вместе с выпаренными из продукта парами влаги с небольшой скоростью, поэтому по мере удаления обрабатываемого продукта по длине корпуса от места его подачи выпаренная парогазовая смесь становится все более насыщенной и не в состоянии с прежней скоростью вбирать в себя вновь выпариваемые летучие вещества и пары, что приводит к длительности процесса выпаривания, но при этом для интенсификации процесса тепло- и массобмена расходуется дополнительная теплота, что приводит к увеличению энергозатрат и снижению качества готового продукта, причем разделение парожидкостной смеси вращающимся сепарационным отбойником тарельчатого типа не позволяет обеспечить надежное ее разделение из-за действия центробежных сил, возвращающих продукт обратно в зону выпаривания, перекрывая из нее выход пара.
Технической задачей изобретения является интенсификация процесса тепло- и массобмена, снижение энергозатрат, обеспечение высокой надежности разделения парожидкостной смеси и повышение качества готового продукта за счет равномерности увеличения скорости движения продукта вдоль длины аппарата из нагретой зоны к его выходу путем выполнения кромок лопастей барабана винтообразно по всей его длине и использования неподвижного сепарационного отбойника с вертикальными направляющими.
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 перфорированный ротор, на наружной поверхности которого расположен полый барабан со звездообразным сечением, вершины которого являются его лопастями, а его кромки по всей своей длине расположены параллельно образующей внутренней поверхности конического корпуса с постоянным зазором, новым является то, что кромки лопастей барабана выполнены винтообразно по всей его длине, а сепарационный отбойник неподвижно закреплен на корпусе посредством радиальных опор с образованием отверстий в виде кольцеобразных сегментов, причем на поверхности сплошной части сепарационного отбойника, обращенной к ротору, установлены вертикальные направляющие.
Технический результат заключается в интенсификации процесса тепломассобмена, снижении энергозатрат, обеспечении высокой надежности разделения парожидкостной смеси и повышении качества готового продукта за счет равномерности увеличения скорости движения продукта вдоль длины аппарата из нагретой зоны к его выходу путем выполнения кромок лопастей барабана винтообразно по всей его длине и использования неподвижного сепарационного отбойника с вертикальными направляющими.
На фиг.1 изображен общий вид конического ротационно-пленочного аппарата, на фиг.2 - полый барабан со звездообразным сечением и его трехмерная модель, фиг.3 - сепарационный отбойник, фиг.4 - увеличенный выносной элемент Б.
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 патрубок 6 для присоединения к вакуумной системе. Подвод и отвод пара из греющей рубашки 3 осуществляется через патрубки 7 и 8.
Конический корпус 1 выполнен усеченным с углом раскрытия 18-22°, большее основание которого расположено в зоне ввода исходного продукта, а отношение диаметра большего основания корпуса к диаметру меньшего его основания равно 1,8-2,5.
Внутри корпуса размещен с возможностью вращения цилиндрический перфорированный ротор 9 с отверстиями 13, закрепленный на валах 15 с помощью дисков 11 и 12.
На наружной поверхности цилиндрического перфорированного ротора 9 расположен полый барабан 10 со звездообразным сечением, вершины которого являются его лопастями.
Кромки лопастей барабана 10 расположены параллельно образующей внутренней поверхности конического корпуса 1 с постоянным зазором и выполнены винтообразно по всей своей длине.
В месте контакта с цилиндрическим перфорированным ротором 9 полый барабан 10 также имеет отверстия, выполненные соосно с отверстиями 13 цилиндрического перфорированного ротора 9.
Причем отверстия перфорации 13 начинаются на расстоянии от оси патрубка 4 для подачи исходного продукта, равном 0,15-0,20 к длине ротора 9. Это связано с тем, что процесс выделения выпаренной влаги из исходного продукта начинается наиболее интенсивно не на входе продукта в цилиндрический корпус, а на расстоянии, равном примерно 0,1-0,2 длины ротора (в период прогрева исходного продукта). Живое сечение перфорации 13 по длине ротора 9 изменяется. Отношение площади живого сечения перфорации 13 ротора 9 в месте ввода исходного продукта к площади живого сечения перфорации в месте выхода готового продукта составляет 1,4-1,8. На правом валу 15 ротора 9 помимо диска 12 установлен сепарационный отбойник 16, который неподвижно закреплен на корпусе посредством радиальных опор с образованием отверстий 21 в виде кольцеобразных сегментов, причем на поверхности сплошной части сепарационного отбойника 16, обращенной к ротору 9, установлены вертикальные направляющие 19 и уплотняющая втулка 20.
Между сепарационным отбойником 16 и крышкой 2 корпуса 1 образована сепарационная камера 17. На диске 12 ротора 9, расположенном в зоне выхода продукта и находящемся рядом с сепарационным отбойником 16, выполнены отверстия 18, отношение площади живого сечения которых к площади живого сечения отверстий 13 перфорированного ротора 9 не меньше 1.
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 поступательно перемещается вместе с выпаренными из продукта парами влаги вдоль корпуса 1 за счет винтообразных лопастей с высокой скоростью движения вдоль аппарата к выходу и выводится из него через патрубок 5. Образовавшаяся в результате выпаривания парогазовая смесь отсасывается вакуумной системой (не показана) через отверстия 13 перфорированного ротора 9 и отверстия 18 диска 12, а также через зазор 14 между корпусом 1 и диском 12, после чего вступает в контакт с сепарационным отбойником 16, где из нее выделяются жидкая фаза готового продукта, которая посредством направляющих 19 перемещается в патрубок вывода готового продукта 5. Затем парогазовая смесь поступает в сепарационную камеру 17 и через патрубок 6 для присоединения к вакуумной системе выводится из устройства.
Преимущества конического ротационно-пленочного аппарата заключаются в том, что:
- выполнение кромок лопастей барабана винтообразно по всей его длине позволяет обеспечить равномерное и поступательное движение продукта с высокой скоростью вдоль корпуса аппарата при кратковременном температурном воздействии, что ведет к интенсификации процесса тепло- и массообмена, снижению энергозатрат, обеспечению высокой надежности разделения парожидкостной смеси и повышению качества готового продукта;
- закрепление сепарационного отбойника неподвижно на корпусе посредством радиальных опор с образованием отверстий в виде кольцеобразных сегментов и установка на поверхности сплошной части сепарационного отбойника, обращенной к ротору вертикальных направляющих, позволяет эффективно и своевременно осуществлять удаление продукта из зоны обработки, отделять жидкую фазу от парогазовой смеси и своевременно удалять за пределы аппарата.