РОТОРНО-ПУЛЬСАЦИОННЫЙ АППАРАТ
ROTOR-PULSATION APPARATUS

Устройство предназначено для получения стабильных дисперсных систем с жидкой фазой и может быть использовано в пищевой, химической, фармацевтической и других отраслях промышленности.
Известен роторно-пульсационный аппарат [1], который содержит корпус с установленным в нем ротором, на основании которого выполнены отверстия. В корпусе аппарата на внешней стороне ротора установлены лопасти полусферической формы, которые расположены около отверстий основания ротора. Недостатком данного устройства является невысокая эффективность процесса за счет относительно большого зазора между ротором и статором в вертикальной плоскости.
Известен роторно-пульсационный аппарат [2], включающий рабочую камеру с устройством ввода контактирующих фаз и патрубком вывода эмульсии, концентрично установленными в ней ротором и статором, имеющими радиальные каналы. Устройство ввода контактирующих фаз выполнено в виде инжекционного узла смешения, при этом сопло расположено непосредственно в камере аппарата. Центральная часть ротора имеет форму усеченного конуса с углублением в вершине и, по крайней мере, с двумя концентричными кольцевыми выступами на боковой поверхности. Недостатком данной конструкции является низкая эффективность процесса при переработке дисперсных систем, содержащих пищевые волокна из-за недостаточной турбулизации потока обрабатываемой среды.
Наиболее близким к изобретению является роторно-пульсационный аппарат с вибрирующим ротором [3], содержащий корпус, в который перед ротором с прорезями вмонтирован электромагнит. Ротор установлен на валу и поджат пружиной к гайке. Статор с прорезями жестко закреплен на крышке. Между ротором и статором выставлен минимальный зазор. В состав аппарата входят крышка, уплотнение и патрубки для ввода и вывода обрабатываемого продукта. Недостатком указанной конструкции является бесконтрольный нагрев ротора от воздействия электромагнитного поля и нежелательное воздействие на продукт.
В основе изобретения лежит задача интенсификации процессов диспергирования, гомогенизации и эмульгирования дополнительными гидродинамическими воздействиями на обрабатываемый материал.
Поставленная задача решается тем, что устройство содержит корпус с входным и выходным патрубками с установленными в нем ротором и статором с рабочими элементами в виде концентрично расположенных зубьев, привод-мультипликатор с регулируемой частотой вращения, на вертикальном валу которого жестко закреплен ротор, а вал привода-мультипликатора установлен в упругих опорах с возможностью вертикальных и горизонтальных перемещений.
На фиг. 1 изображена принципиальная схема роторно-пульсационного аппарата. Роторно-пульсационный аппарат содержит электродвигатель 1 с регулируемой частотой вращения, привод-мультипликатор 2, включающий горизонтальный вал 3 и вертикальный вал 4, сопряженные винтовой передачей 5. Горизонтальный вал привода соединен с валом электродвигателя посредством фрикционной муфты 6. Под наружным кольцом нижнего подшипника вертикального вала установлена пружина 7. Верхний подшипник вертикального вала установлен в пружинной обойме 8'. Рабочая часть включает цилиндрический корпус с входным 8 и выходным 9 патрубками. Уплотнение вертикального вала в днище корпуса осуществляется при помощи армированной резиновой манжеты 10. В корпусе соосно расположен ротор 11, жестко закрепленный на вертикальном валу. В крышке 12 корпуса, соосно ротору, жестко закреплен статор 13.
Устройство работает следующим образом. Электродвигатель 1 через фрикционную муфту 6, горизонтальный вал 3 и винтовую передачу 5 приводит во вращение ротор 11, жестко установленный на вертикальном валу 4. Обрабатываемая смесь через входной патрубок 8 подается в центральную часть вращающегося ротора, откуда под действием центробежных сил поступает в зазор между ротором и статором. При последовательном прохождении зазора между ротором и статором обрабатываемая смесь подвергается интенсивному механическому воздействию со стороны рабочих элементов. При вращении ротора происходит периодическое совмещение и перекрытие радиальных каналов ротора с каналами статора, что приводит к возникновению гидравлических ударов и развитию кавитации, в результате чего обрабатываемая среда подвергается интенсивным гидродинамическим и акустическим воздействиям. Совокупность указанных воздействий способствует возникновению таких процессов как гомогенизация, диспергирование и эмульгирование при обработке дисперсных систем с жидкой фазой и содержащих пищевые волокна.
Колебания в вертикальном направлении создаются при работе винтовой передачи, которая не является эвольвентной и при каждом входе в зацепление зубьев колеса и винта происходит микроудар, упругая волна от которого передается зубьям ротора, чему способствует пружина под нижнем подшипником вертикального вала. Колебания в горизонтальной плоскости возникают из-за динамической неуравновешенности ротора, при его вращении гирационный момент смещает вал в упругих опорах 8' что создает колебания радиального зазора между ротором и статором. Эти колебания обладают высокой частотой и малой амплитудой в силу своей природы. Наложение вертикальных и горизонтальных колебаний способствует возникновению сложного гидродинамического воздействия на обрабатываемый материал.
Таким образом, предложенное устройство позволяет интенсифицировать процессы диспергирования, эмульгирования и гомогенизации в дисперсных системах с жидкой фазой содержащих пищевые волокна.
Литература
1. Пат. 2309791 Российская Федерация, МПК7 B01F 7/00 B01F 7/28 / Роторно-пульсационный аппарат с направляющими лопастями / Иванец Г.Е., Светкина Е.А., Грунич С.В., Ядута А.З. Заявитель: Иванец Г.Е., Светкина Е.А., Грунич С.В., Ядута А.З. заявл. 12.12.2005, опубл. 10.11.2007.
7
2. Пат. 2299091 Российская Федерация, МПК B01F 3/08 B01F 7/28 / Роторно-пульсационный аппарат для получения преимущественно систем "жидкость-жидкость" / Сакович Г.В., Василишин М.С, Кухленко А.А., Сысолятин С.В., Карпов А.Г. Заявитель: Сакович Г.В., Василишин М.С, Кухленко А.А., Сысолятин С.В., Карпов А.Г. заявл. 16.11.2005, опубл. 20.05.2007.
7
3. Пат. 2203728 Российская Федерация, МПК B01F 7/00 / Роторно-пульсационный аппарат с вибрирующим ротором / Иванец Г.Е., Плотников В.А., Сафонова Е.А„ Артемасов В.В., Костенко Е.А., Зверев В.П. Заявитель: Иванец Г.Е., Плотников В.А., Сафонова Е.А., Артемасов В.В., Костенко Е.А. заявл. 23.04.2001, опубл. 10.05.2003.