Регулируемый роторно-пульсационный аппарат

Устройство содержит корпус, внутри которого концентрично размещены статор и ротор, установленный на валу, с рабочими органами, имеющими кольцевые перфорированные выступы. Зазор между между ротором и статором точно регулируют дистанционными кольцами, устанавливаемыми в месте крепления статора к корпусу и/или в месте упора ротора при посадке его на вал. Для предохранения от разрушения рабочих органов при попадании посторонних предметов в рабочую зону, ротор устанавливается на валу с использованием элемента, срезающегося при превышении значения крутящего момента заданной величины. Предложенное устройство отличают точность регулировки степени механического воздействия на сырье, простота и надежность конструкции, возможность унификации роторно-пульсационного аппарата для процессов экстрагирования, тонкого диспергирования и гомогенизации.

Изобретение предназначено для оптимизации процессов экстрагирования, диспергирования, гомогенизации гетерогенных систем и может быть использовано в пищевой, химико-фармацевтической, химической, косметической и других отраслях промышленности.

Как показала многолетняя практика (Балабудкин М.А., Климов Л.А., Маринеску С.И. Интенсификация технологии экстрагирования из растительного сырья с использованием РПА. ХФЖ., 4, М., Медицина, 1986 г.), экстрагирование (извлечение целевых компонентов, например, из растительного сырья) целесообразно вести при относительно больших радиальных зазорах между ротором и статором, то есть при относительно малом уровне механического воздействия. Излишнее измельчение (тонкое диспергирование) приводит к сложностям разделения и дополнительным ступеням технологического процесса (фильтрации, сепарации, осаждения). Интенсивность извлечения здесь обеспечивается кратностью циркуляции и увеличению времени обработки, числом прорезей на роторе и статоре, числом ступеней обработки (т.е. интенсивностью пульсационного воздействия).

Получение же максимально гомогенных, тонкодисперсных композиций (пасты, пюре, кремы, мази и т.д.) требует, помимо одновременного действия других методов обработки, усиленного механического воздействия. Это осуществимо при минимальных радиальных зазорах между ротором и статором роторно-пульсационного аппарата. В работе (Игнатьев Е.В., Климов Л..А. и др. Универсальная технология пищевых концентратов из растительного сырья. Материалы 7 международной конференции «Вода и Напитки», М., МГУПП, стр.23, 2006 г.) подчеркивается, что реализация такого подхода в роторно-пульсационном аппарате осуществляет раскрытие клеток растительного сырья, что увеличивает биодоступность и качество ряда продуктов: морсов, сиропов, экстрактов.

Известен ряд способов и устройств (патенты РФ 2152819 и 2190462, заявки на изобретение 2005133135 и 99108846), интенсифицирующих массообменные процессы в гетерогенных системах и не акцентирующих внимание на экстрагировании. Большинство предложений по интенсификации процессов диспергирования, гомогенизации сводится к усилению пульсационного воздействия на обрабатываемую среду, то есть к увеличению частоты, использованию резонансных эффектов и кавитационного действия.

Наиболее близким аналогом является роторно-пульсационный аппарат (патент РФ 2203728), содержащий корпус, внутри которого концентрично размещены ротор и статор с прорезями и встроенным электромагнитом. Колебания магнитного поля приводят к механическим осевым вибрациям статора, что приводит к пульсирующим изменениям осевого зазора между ротором и статором. Интенсификация процесса обработки в данном предложении происходит за счет увеличения пульсационного воздействия. К недостаткам прототипа относятся:

- усложнение конструкции аппарата;

- необходимость изготовления статора из магнитострикционного материала, то есть ржавеющего, что неприемлемо в ряде отраслей промышленности;

- изменение осевого зазора происходит в неопределенном диапазоне величин, что приводит к непредсказуемым результатам.

Целью настоящего изобретения является создание роторно-пульсационного аппарата, с возможностью точной регулировки степени механического воздействия на обрабатываемую среду.

Для этого роторно-пульсационный аппарат, содержащий корпус, внутри которого концентрично размещены статор и ротор, установленный на валу, с рабочими органами, имеющими кольцевые перфорированные выступы, выполнен с возможностью регулировки технологически обусловленных зазоров между ротором и статором, причем ротор установлен на валу с использованием элемента, срезающегося при превышении значения крутящего момента заданной величины. В результате, можно изменять осевой и радиальный зазор между коническими кольцевыми выступами рабочих органов ротора и статора, регулируя тем самым степень механического воздействия на частицы сырья, что позволяет реализовать в одном аппарате оптимальные условия как для процесса экстрагирования, так и для тонкого диспергирования, гомогенизации. Установка ротора на валу при помощи элемента, срезающегося при превышении значения крутящего момента заданной величины, позволяет предохранить от разрушения рабочие органы при попадании посторонних предметов в рабочую зону. Предложенную конструкцию роторно-пульсационного аппарата отличают простота и надежность, а также возможность унификации.

В частном случае, зазор между ротором и статором регулируется дистанционными кольцами, установленными в месте крепления статора к корпусу.

В другом частном случае, зазор между ротором и статором регулируется дистанционными кольцами, установленными в месте упора ротора при посадке его на вал.

В другом частном случае, кольцевые перфорированные выступы рабочих органов роторно-пульсационного аппарата имеют коническую форму, что увеличивает прочность, износостойкость и долговечность аппарата.

В другом частном случае, рабочие органы роторно-пульсационного аппарата имеют несколько кольцевых перфорированных выступов, что увеличивает интенсивность воздействия.

В другом частном случае, ротор устанавливается на валу при помощи шпонки, срезающейся при превышении значения крутящего момента заданной величины.

Пример осуществления заявляемого изобретения показан на чертеже.

Роторно-пульсационного аппарат состоит из корпуса 1, в котором концентрично размещены статор 2 и ротор 3, установленный на валу 4. Рабочие органы ротора 3 и статора 2 имеют несколько конических кольцевых перфорированных выступов 5. Дистанционные кольца 6 для регулировки зазора устанавливаются в месте крепления статора 2 к корпусу 1 и в месте упора ротора 3 при посадке его на вал 4. Ротор 3 устанавливается на валу 4 с использованием шпонки 7, срезающейся при превышении значения крутящего момента заданной величины.

Аппарат работает следующим образом. Обрабатываемая среда поступает в центральную часть аппарата и под действием центробежных сил проходит в зазор между ротором 3 и статором 2. За счет удара частиц об образованные прорезями зубья ротора 3 и статора 2, а также сдвиговых напряжений, возникающих в зазоре, происходит их дробление. Пройдя рабочую зону 8, смесь попадает во внешнюю камеру 9 и выводится из аппарата. Изменяя число или толщину колец 6 можно регулировать величину осевого и радиального зазора между кольцевыми перфорированными выступами 5 рабочих органов ротора 3 и статора 2. Шпонка 7 срезается при попадании посторонних предметов в рабочую зону и превышении значения крутящего момента заданной величины.

1. Роторно-пульсационный аппарат, содержащий корпус, внутри которого концентрично размещены статор и ротор, установленный на валу, с рабочими органами, имеющими кольцевые перфорированные выступы, отличающийся тем, что роторно-пульсационный аппарат выполнен с возможностью регулировки технологически обусловленных зазоров между ротором и статором, причем ротор установлен на валу с использованием элемента, срезающегося при превышении значения крутящего момента заданной величины.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что зазор между ротором и статором регулируется дистанционными кольцами, установленными в месте крепления статора к корпусу.

3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что зазор между ротором и статором регулируется дистанционными кольцами, установленными в месте упора ротора при посадке его на вал.

4. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что кольцевые перфорированные выступы имеют коническую форму.

5. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что рабочие органы имеют несколько кольцевых перфорированных выступов.

6. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что срезающийся элемент представляет собой шпонку.