Устройство для сбивания сливок

 

Изобретение относится к маслодельной отрасли молочной промышленности, а именно к маслоизготовителям непрерывного действия. Цель изобретения является интенсификация процесса сбивания сливок и снижение его энергоемкости. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для сбивания сливок, состоящем из горизонтально расположенного цилиндрического корпуса 1 с охлаждающей рубашкой, внутри которого коаксиально с зазором установлена лопастная мешалка 2, тангенциально расположенного патрубка 3 для подачи сливок и рукава 4 для выхода масляного зерна и пахты, выходной конец патрубка 3 для подачи сливок выполнен в виде сопла, имеющего канал с коноидальным входом и выходом в виде прямоугольного сечения с длинной стороной L и короткой B и установленного так, что длинная сторона его расположена вдоль образующей корпуса 1. Патрубок 3 для подачи сливок установлен под углом α к образующей цилиндрического корпуса 1. Края лопастей мешалки 2 отстоят от торца корпуса 1 на величину L длинной стороны прямоугольного сечения сопла. При этом тангенс угла наклона патрубка 3 к образующей корпуса 1 равен 11,3-14,0, а отношение сторон прямоугольного сечения сопла связано зависимостью B/L = 0,13-0,14 при H/B = 4, B = (0,8-1,0)δ, где δ - зазор между мешалкой и внутренней поверхностью корпуса, H - длина канала сопла. Указанные отличительные признаки позволяют создать закрученный кольцевой слой сливок уже в самом начале корпуса, с продольным перемещением слоя вдоль оси корпуса только за счет геометрии сопла и его расположения относительно корпуса, потребляемая же энергия расходуется на поддержание этого слоя и на сам процесс сбивания, также сокращаются габариты мешалки (отсутствие распределительного конуса и укорочение лопастей), что снижает ее аэродинамическое сопротивление и, следовательно, энергоемкость процесса. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 А 01 J 15/12

ВИСО л: . !

I a. - 1(ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ сли8кц

Czech паглянага

3epHu u лул/77ы

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4276295/28-13 (22) 06.07.87 (46) ?3.07.89. Бюл. К 27 (71) Ленинградский технологический институт холодильной промышленности (72) В.А.Березко, И.P.Çàðèöêàÿ, Ю.И.Миронов и Д.H.Ïàâëîâ (53) 637.323(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 211206, кл. А 01 J 15/12, 1968.

B.g.Ñóðêoâ и др. Устройство для сбивания сливок. — Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности. M., 1983, с.170-173.

„„SU„„1494885 A 1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБИВАНИЯ СЛИВОК (57) Изобретение относится к маслодельной отрасли молочной промышпенности, а именно к маслоизготовителям непрерывного действия. Целью изобретения является интенсификация процесса сбивания сливок и снижение его энергоемкости. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для сбивания сливок, состоящем из горизонтально расположенного цилиндрического корпуса 1 с охлаждающей рубашкой, внутри которого коаксиально с зазором установлена лопастная мешалка 2, тангенциально расположенного патрубка 3 для подачи сливок и

1494885 рукава 4 для выхода масляного зерна и пахты, выходной конец патрубка

3 для подачи сливок выполнен в виде сопла, имеющего канал с коноидальным входом И выходом в виде прямоугольного сечения с длинной стороной 1 и короткой b и установленного так, что длинная сторона его расположена вдоль образующей корпуса 1. 1О

Патрубок 3 для подачи сливок уста\ новлен под углом оС к образующей цилиндрического корпуса 1. Края лопастей мешалки 2 отстоят от торца корпуса 1 на величину 1 длинной сторо- 15 ны прямоугольного сечения сопла. При этом тангенс угла наклона патрубка

3 к образующей корпуса 1 равен 11,3

14,0, а отношение сторон прямоугольного сечения сопла связано зависи- 20 мостью Ь/ 1 = 0,13-0,14 при Н/b =

4, Ь = (0,8-1,0)3, где 6 — зазор между мешалкой и внутренней поверхностью корпуса, Н вЂ” длина канала сопла. Указанные отличительные признаки позволяют создать закрученный кольцевой слой сливок уже в самом начале корпуса, с продольным перемещением слоя вдоль оси корпуса только за счет геометрии сопла и его расположения относительно корпуса, потребляемая же энергия расходуется на поддержание этого слоя и на сам процесс сбивания, также сокращаются габариты мешалки (отсутствие распределительного конуса и укорочение лопастей), что снижает ее аэродинамическое сопротивление и, следова- s тельно, энергоемкость процесса,4 ил.

Изобретение относится к маслодельной отрасли молочной промышленности, а именно к маслоизготовителям непрерывного действия.

Цель изобретения — интенсификация процесса сбивания сливок при сниже30 нии его энергоемкости.

На фиг.1 изображено устройство для сбивания сливок; на фиг.2 — схема для расчета угла наклона патрубка для подачи сливок; на фиг.3 — устройство 35 для сбивания сливок, вид сбоку; на фиг.4 — узел I на фиг.3.

Устройство содержит цилиндрический корпус 1 с охлаждающей рубашкой, установленную коаксиально корпусу с 40 радикальным зазором лопастную мешалку 2, патрубок 3 для подачи сливок и рукав 4 для выхода масляного зерна и пахты. В выходном конце патрубка 3 установлено сопло 5 с каналом, 45 имеющим коноидальный вход и выход прямоугольного сечения, причем его длинная сторона 1 расположена вдоль образующей корпуса 1. Патрубок 3 для подачи сливок установлен тангенциаль- 50 но к поверхности цилиндрического корпуса 1 и под углом oL к ее образую-. щей.

Лопасти мешалки 2 выполнены таким образом, что их края отстоят от торца корпуса 1 на величину длинной стороны 1 выхода сопла 5.

Устройство работает следующим образом.

Сливки под давлением поступают в патрубок 3 для подачи сливок и проходят через канал сопла 5, имеющий коноидальный вход. Наличие коноидального входа обеспечивает наибольшую кинетическую энергию струи сливок.

Профилем выходной щели канала сопла

5 формируется тонкий ленточный слой сливок, входящий в корпус 1 устройства с большой скоростью, который сразу закручивается при обтекании внутренней цилиндрической поверхности корпуса 1.

Угол наклона oL патрубка 3 и сопла

5 к образующей корпуса 1 рассчитывается с учетом обеспечения сплошности потока сливок по всеф длине корпуса, а также с учетом того, что давление вновь поступающих сливок созда- . ет осевое перемещение закрученного их тонкого слоя вдоль оси корпуса без дополнительных энергозатрат электропривода мешалки 2. Потребляемая же энергия расходуется только на поддержание этого слоя за счет центробежных сил мешалки и на сам процесс сбивания, который интенсифицируется за счет того, что такая организация потока сливок сразу при поступлении в корпус создает закрученный тонкий слой с высокой степенью турбулизации в нем, таким образом обеспечивается сбивание сливок по всей длине бил мешалки . Начальный участок корпуса, равный ширине лен1494885

Тогда 2 сс к где

F = 2«k» 3 к

30 где

40 где

R 8

3,5.

Ь 1

Ч

Г Ъ1 ты поступающих сливок и, соответственно, длинной стороне 1 выходного сечения канала сопла 5, является участком закручивания сливок, поэто5 му лопасти мешалки укорачиваются на величину 1. Отсутствие распределительного конуса у мешалки 2, а также уменьшение длины лопастей мешалки значительно сокращают ее аэродина- 10 мическое сопротивление, что уменьшает энергоемкость процесса.

Далее сливки, процнигаясь вдоль оси корпуса 1, подвергаются гидромеханическому воздействию бил мешалки 2, в результате на ныходе иэ корпуса 1 создается смесь масляного зерна и пахты, выходящая через рукав 4.

Определение геометрических размеров выходного сечения канала сопла

5 производится из услоний обеспече- ния необходимой производительности устройства и создания на выходе из сопла потока сливок, имеющего профиль. плоской ленты и скорость, достаточную для интенсивной загрузки потока сливок при входе н корпус 1 устройства. Иэ уравнения неразрывности потока сливок имеем, что объемный расход сливок

1 через сопло, мэ/с; объемный расход сливок, находящихся в кольцевом за- 35 зоре между внутренней поверхностью корпуса и лопаЭ стной мешалкой, м /с, . коэффициент расхода сопР ла (для сопла с коноидальным входом !ц =0,98, принимаем = 1,О); площадь поперечного сес чения сопла, в данном случае f, = b 1,где Ъ короткая сторона выходного сечения канала, 1 длинная сторона;

dP — перегад давления, Па.

d P = P, — Р,, 55 где Р< — давление поступающего в сопло потока сливок, в дан6 ном случае P, = 1,5 10 Па (1, 5 кг/см2) — давление, обеспечиваемое винтовым насосом, подающим сливки к маслоиэготонителю, давление cëèíîê в камере

5 сбивания, P> = 1 ° 10 Ila (1 кг/см ); плотность сливок, принимаем (3, = 1.10 Па/с.

2 ° 05 10 (= Ь 1 ---А — — -- = 10 Ъ 1;

1 1.10

Ч вЂ” осевая скорость сливок в ос корпусе (в современных горизонтальных камерах сбивания до 0,45 м/с);

F †площа кольцевого слоя сливок в корпусе.

Известно, что площадь тонкого кольца определяется, как где R — радиус наружной окружности к кольца (в данном случае

К вЂ” радиус внутренней поверхности корпуса);

3 — ширина кольца (в данном случае величина зазора между внутренней поверхностью корпуса и лопастной мешалкой) .

В горизонтальных камерах сбивания известных маслоизготонителей непрерывного действия D„/ о = 45-50, т.е.

К„/8 = 22-25.

Тогда

Qz = Чос 2 «R„g = 2,8R (или 0 Ъ 1 = 2,8 К с, откуда

Это соотношение определяет взаимосвязь геометрических параметров корпуса устройства и выходного сечения канала сопла, при этом скорость закручивания сливок в корпусе будет определяться, как

1494885

10 с .= 85

Так как

R. 3

3 5

b 1

4R к

tg о =

1 Ф (2) (3) Нх

Н

b (4) 435b 4

3,5 Ь (,0,8-1,0 (22-25) H ь

0,8-1,0

Рх 4Кк

tgg

Ь/2 1

Ь

0 13-0 14

У ° (e) Известно, что наименьшие потери энергии на трение в щелевом канале сопла при наилучшем закручивании потока жидкости будут при условии, что Н/Ь = 4, где Н вЂ” высота сопла, Ь вЂ” ширина щели сопла.

При выборе геометрических размеров сторон выходного сечения канала следует иметь в виду, что формируемый каналом сопла ленточный слой сливок поступает в зазор 3 между внутренней поверхностью корпуса и лопастями мешалки, поэтому наилучшие условия поступления и закручивания сливок оудут при Ь/6=0,8-1,0.

В случае, когда b/3 а 0,8, уменьшается высота слоя сливок в камере, что, в свою очередь, уменьшает коэфициент заполнения камеры сбивания и ее производительность, при Ь/S ) ъ 1,0 увеличивается сопротивление движению сливок и, следовательно, энергоэатраты на сбивание. Для обеспечения осевого перемещения закрученного слоя вдоль оси корпуса устройства патрубок 3 установлен наклонно и образует угол oL с образующей цилиндрической поверхности корпуса 1, а длинная сторона выходного сечения канала сопла 5 расположена вдоль этой образующей.

На фиг.2 показана схема расчета угла о . Угол наклона патрубка 3 рассчитывается из условия обеспечения непрерывности потока сливок по всей длине корпуса 1. Если 1 — длинная сторона выходного сечения канала сопла 5, то предполагаем, что ширина ленты поступающих сливок также равна 1. Тогда траекторию движения ленты сливок можно представить в виде винтовой ленты с шагом 1 и углом наклона витков о, Тогда где R — радиус внутренней поверхК ности корпуса;

1 — длинная сторона выходной щели канала сопла.

Пример. Расчет патрубка для подачи сливок для камеры сбивания к маслоизготовителю А1-ОЛО/1.

R 125 мм, 3 = 5 мм. кЛ

3,5, отсюда

Ь 1 = --- -- = 180 мм

R ÄÄ.3 и

3,5

Ь/о = 0,8-1,0, принимаем Ь=б=5 мм, тогда 1 = 36 мм, на эту же величину укорачивается длина лопастей мешалки.

ЬR к

tg = ----- = 13 8

1 °

Ь = (0,8- 1,0) 5 (5) 30 то можно записать зависимость (2) в сл ед ующем виде

Зависимость (1) можно преобразовать следующим образом.

Так как

40 Ь1 =3,5; R„=

45 то можно записать

Предлагаемое устройство позволяет интенсифицировать процесс сбивания за счет увеличения степени турбулизации поступающих сливок при входе в корпус устройства, за счет возможности осуществления процесса сбивавсей длине лопастей мешалки и создания закрученного, тонкого, равномерного по всей длине корпуса кольцевого слоя сливок с осевым его перемещением без дополнительных энерУстройство для сбивания сливок, состоящее из горизонтального цилиндрического корпуса с охлаждающей рубашкой, внутри которого коаксиально с зазором установлена мешалка, тангенциально расположенного к поверхности корпуса патрубка для подачи сливок и рукава для выхода масляного зерна и пахты, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью интенсификации и снижения энергоемкости процесса сбивания сливок, патрубок

1494885 10 гозатрат электропривода мешалки, со- для подачи сливок установлен под кратить энергоемкость процесса сбива- - углом к образующей цилиндрическония за счет уменьшения аэродинамиче- го корпуса, выходной конец его выского сопротивления мешалки вслед5 полнен в виде сопла имеющего канал

1 ствие уменьшения ее габаритов и мас- с коноидальным входом и выходом прясы. моугольного сечения, длинная сторона которого расположена вдоль обраФ о р м у л а и з о б р е т е н и я зующей корпуса, причем края лопастей мешалки отстоят от торца корпуса на величину этой стороны, тангенс угла наклона патрубка к образующей корпуса равен 11,3-14,0, а отношение сторон прямоугольного сечения связано зависимостью b/1 0,13—

0,14 при Н/Ь = 4, Ь = (0,8-1,0)Р, где 3 — зазор между мешалкой и внутренней поверхностью корпуса, Н вЂ” длина канала, Ъ и 1 — короткая р0 и длинная стороны прямоугольного сечения канала сопла.

1494885

Составитель A.ÃHåäoâñêHé

Техред A.Êðàâ÷óê

Корректор Jl. Пат ай

Редактор Н.Яцола

Заказ 4140/1 Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101