Конический ротационно-пленочный аппарат

(51) 01 3/30 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ исходного продукта и зону удаления пара перегородкой, на которой размещена вставка сфероконической формы с обратным изгибом конической части, вершина которой, направлена навстречу подачи исходного продукта, причем в зоне подачи и распределения исходного продукта отверстия перфорации ротора имеют щелевидную форму и в полости ротора данной зоны установлены криволинейные лопасти, образующие которых имеют вид кривой, полученной аппроксимацией ломаной линии, описываемой уравнением где- угловая скорость вращения ротора, рад/с х,у- координаты частицы продукта,- коэффициент трения продукта о поверхность криволинейной лопасти,- ускорение свободного падения м/с( 9,81 м/с), 0 - угол наклона лопасти ротора относительно радиального направления, с учетом условия где 0 - радиус вращения частиц, м.,при этом, патрубок для ввода исходного продукта, имеющий с обоих концов тангенциально выполненные отверстия,установлен с возможностью вращения в центральной части конического корпуса по его оси, один конец которого размещен во внутренней полости перфорированного ротора в зоне подачи и распределения исходного продукта, а другой размещен в камере для исходного продукта, которая последовательно соединена с калорифером и насосом подачи исходного продукта. Преимущества конического ротационнопленочного аппарата заключаются в том, что разделение внутренней полости перфорированного ротора на зону подачи и распределения исходного продукта и зону удаления пара перегородкой, на которой размещена вставка сфероконической формы с обратным изгибом конической части, вершина которой, направлена навстречу подачи исходного продукта, выполнение(72) Алтайулы Сагымбек Шахов Сергей Васильевич(73) Республиканское государственное казенное предприятие Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева Министерства образования и науки Республики Казахстан(57) 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. Технической задачей изобретения является снижение амплитуды колебаний ротационнопленочного аппарата путем уменьшения трения частиц суспензии о лопасти ротора, вызывающего повышенные динамические нагрузки, обеспечения равномерного распределения исходного продукта по внутренней поверхности корпуса, а также снижение энергозатрат. 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, 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,внутренняя полость перфорированного ротора разделена на зону подачи и распределения в зоне подачи и распределения исходного продукта отверстий перфорации ротора щелевидной формы и установка в полости ротора данной зоны криволинейных лопастей позволяет беспрепятственно доставлять на внутреннюю поверхность корпуса исходный продукт путем уменьшения трения продукта о поверхности аппарата, вызывающего повышенные динамические нагрузки, что приводит к снижению амплитуды колебаний ротационно-пленочного аппарата путем- установка патрубка для ввода исходного продукта, имеющий с обоих концов тангенциально выполненные отверстия,установлен с возможностью вращения в центральной части конического корпуса по его оси, один конец которого размещен во внутренней полости перфорированного ротора в зоне подачи и распределения исходного продукта, а другой размещен в камере для исходного продукта позволяет осуществить равномерное распределение исходного продукта по внутренней поверхности корпуса. последовательное соединение с теплообменником и насосом подачи исходного продукта позволяет снизить энергозатраты. Изобретение относится к устройствам для проведения процесса сушки фосфатидных эмульсий растительных масел и может быть использовано в мас-ложировой промышленности и других отраслях промышленности,применяющих выпаривание влаги из термолабильных высоковязких концентратов. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является ротационнопленочный аппарат (А.с. СССР 1722516, кл. В 01 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,се-парационного 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 ротационно-пленочного аппарата является то, что при подаче в верхней части его корпуса фосфатидной эмульсии на лопасть ротора в результате трения возникают динамические нагрузки, вызывающие колебания ротационнопленочного аппарата, при этом происходит неравномерное распределение фосфатидной эмульсии по внутренней поверхности корпуса, а также при работе аппарата требуются высокие энергозатраты. Технической задачей изобретения является снижение амплитуды колебаний ротационнопленочного аппарата путем уменьшения трения частиц суспензии о лопасти ротора, вызывающего повышенные динамические нагрузки, обеспечения равномерного распределения исходного продукта по внутренней поверхности корпуса, а также снижение энергозатрат. 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, 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,внутренняя полость перфорированного ротора разделена на зону подачи и распределения исходного продукта и зону удаления пара перегородкой, на которой размещена вставка сфероконической формы с обратным изгибом конической части, вершина которой, направлена навстречу подачи исходного продукта, причем в зоне подачи и распределения исходного продукта отверстия перфорации ротора имеют щелевидную форму и в полости ротора данной зоны установлены криволинейные лопасти, образующие которых имеют вид кривой, полученной аппроксимацией ломаной линии, описываемой уравнением где- угловая скорость вращения ротора, рад/с х,у- координаты частицы продукта,- коэффициент трения продукта о поверхность криволинейной лопасти,- ускорение свободного падения м/с( 9,81 м/с), 0 - угол наклона лопасти ротора относительно радиального направления, с учетом условия где 0 - радиус вращения частиц, м.,при этом, патрубок для ввода исходного продукта, имеющий с обоих концов тангенциально выполненные отверстия,установлен с возможностью вращения в центральной части конического корпуса по его оси, один конец которого размещен во внутренней полости перфорированного ротора в зоне подачи и распределения исходного продукта, а другой размещен в камере для исходного продукта, которая последовательно соединена с калорифером и насосом подачи исходного продукта. Технический результат заключается в снижении амплитуды колебаний ротационно-пленочного аппарата путем уменьшения трения частиц суспензии о лопасти ротора, вызывающего повышенные динамические нагрузки, обеспечении равномерного распределения исходного продукта по внутренней поверхности корпуса, а также в снижении энаергозатрат. На фиг.1 изображен общий вид конического ротационно-пленочного аппарата, на фиг. 2 - полый барабан со звездообразным сечением и его трехмерная модель, 3 - сепарационный отбойник, 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, а также патрубка 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 3 основания корпуса к диаметру меньшего его основания равно 1,8-2,5. Внутри корпуса размещен с возможностью вращения цилиндрический перфорированный ротор 9, внутренняя полость которого разделена на зону подачи и распределения исходного продукта и зону удаления пара перегородкой 10. На перегородке 10 размещена вставка 11 сфероконической формы с обратным изгибом конической части(т.е. луковичной или шлемовидной формы),вершина которой,направлена навстречу подачи исходного продукта. Использование вставки 11 позволяет исключить застойные зоны во внутренней полости ротора 9 и беспрепятственно и своевременно направлять исходный продукт в зону обработки. Перфорированный ротор 9 ограничен дисками 12 и 13. В зоне подачи и распределения исходного продукта выполнены отверстия перфорации ротора щелевидной формы 14, а в зоне удаления пара отверстия цилиндрической формы 15. На диске 13 ротора 9 расположенном в зоне выхода продукта выполнены цилиндрические отверстия 16 отношение площади живого сечения, которых к площади живого сечения отверстий 15 перфорированного ротора 9 не меньше 1. В полости ротора 9 зоны подачи и распределения исходного продукта установлены криволинейные лопасти 17, образующие которых имеют вид кривой,полученной аппроксимацией ломаной линии,описываемой уравнением где- угловая скорость вращения ротора, рад/с х,у- координаты частицы продукта,- коэффициент трения продукта о поверхность криволинейной лопасти,- ускорение свободного падения м/с(9,81 м/с), 0 - угол наклона лопасти ротора относительно радиального направления, с учетом условия где 0 - радиус вращения частиц, м.,На наружной поверхности цилиндрического перфорированного ротора 9 расположен полый барабан 18 со звездообразным сечением, вершины которого являются его лопастями. Кромки лопастей барабана 18 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 18 также имеет отверстия щелевидной формы 19 и цилиндрической формы 20, выполненные соосно с отверстиями 14 и 15 цилиндрического перфорированного ротора 9. Живое сечение отверстий 15 (или 20) перфорации и по длине ротора 9 изменяется. Отношение площади живого сечения отверстий 15 перфорации ротора 9 (или отверстий 20 перфорации полого барабана 18) в месте ввода исходного продукта, к площади живого сечения перфорации в месте выхода готового продукта составляет 1,4-1,8. Ротор 9 установлен в корпусе 1 с помощью полуоси 21 и патрубка 22. На полуоси 21 установлен сепарационный отбойник 22, который неподвижно закреплен на корпусе 1 посредством радиальных опор с образованием отверстий в виде кольцеобразных сегментов, причем на поверхности сплошной части сепарационного отбойника 22,обращенной к ротору 9, установлены вертикальные направляющие 23 и уплотняющая втулка 24. Между сепарационным отбойником 23 и крышкой 2 корпуса 1 образована сепарационная камера 25. Патрубок 22 служит для ввода исходного продукта и имеет с обоих концов тангенциально выполненные отверстия 26 и 27. Патрубок 22 для ввода исходного продукта установлен с возможностью вращения в центральной части конического корпуса 1 по его оси. Один конец патрубка 22 для ввода исходного продукта размещен во внутренней полости перфорированного ротора 9 в зоне подачи и распределения исходного продукта, а другой конец размещен в камере 28 для исходного продукта, которая последовательно соединена с теплообменником 29 и насосом 30 подачи исходного продукта. Предлагаемый конический ротационнопленочный аппарат работает следующим образом Исходный обрабатываемый продукт посредством насоса 30 через рекуперативный теплообменник 29, где он с целью снижения вязкости-подогревается теплоносителем (в качестве которого может использоваться отработанный конденсат из греющей рубашки 3) поступает через патрубок 22 во внутреннее пространство корпуса 1,где через отверстия 27 попадает на криволинейные лопасти 17 вращающегося ротора 9. При движении по криволинейной поверхности лопастей 17, за счет энергии потока продукта и давления оказываемого на них происходит вращение ротора 9. Затем продукт через отверстия 14 и 19 поступает на лопасти полого барабана 18 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 15 и 20 перфорированного полого барабана 18 и ротора 9 и отверстия 16 диска 13, а также через зазор между корпусом 1 и диском 13, после чего вступает в контакт с сепарационным отбойником 22, где из нее выделяются жидкая фаза готового продукта, которая посредством направляющих 23 перемещается в патрубок вывода готового продукта 5. Затем парогазовая смесь поступает в сепарационную камеру 25 и через патрубок 6 для присоединения к вакуумной системе выводится из устройства. Преимущества конического ротационнопленочного аппарата заключаются в том, что разделение внутренней полости перфорированного ротора на зону подачи и распределения исходного продукта и зону удаления пара перегородкой, на которой размещена вставка сфероконической формы с обратным изгибом конической части, вершина которой, направлена навстречу подачи исходного продукта, выполнение в зоне подачи и распределения исходного продукта отверстий перфорации ротора щелевидной формы и установка в полости ротора данной зоны криволинейных лопастей позволяет беспрепятственно доставлять на внутреннюю поверхность корпуса исходный продукт путем уменьшения трения продукта о поверхности аппарата вызывающего повышенные динамические нагрузки, что приводит к снижению амплитуды колебаний ротационно-пленочного аппарата путем- установка патрубка для ввода исходного продукта, имеющий с обоих концов тангенциально выполненные отверстия,установлен с возможностью вращения в центральной части конического корпуса по его оси, один конец которого размещен во внутренней полости перфорированного ротора в зоне подачи и распределения исходного продукта, а другой размещен в камере для исходного продукта позволяет осуществить равномерное распределение исходного продукта по внутренней поверхности корпуса. последовательное соединение с теплообменником и насосом подачи исходного продукта позволяет снизить энергозатраты. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Конический ротационно-пленочный аппарат,содержащий конический корпус с крышками и обогреваемыми стенками, снабженными патрубками для подвода и отвода пара и патрубками для ввода исходного и вывода готового продукта, 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,отличающийся тем, что внутренняя полость перфорированного ротора разделена на зону подачи и распределения исходного продукта и зону удаления пара перегородкой, на которой размещена вставка сфероконической формы с обратным изгибом конической части, вершина которой,направлена навстречу подачи исходного продукта,причем в зоне подачи и распределения исходного продукта отверстия перфорации ротора имеют щелевидную форму и в полости ротора данной зоны установлены криволинейные лопасти, образующие которых имеют вид кривой,полученной аппроксимацией ломаной линии, описываемой уравнением где- угловая скорость вращения ротора, рад/с х,у- координаты частицы продукта,- коэффициент трения продукта о поверхность криволинейной лопасти,- ускорение свободного падения м/с(9,81 м/с), 0 - угол наклона лопасти ротора относительно радиального направления, с учетом условия где 0 - радиус вращения частиц, м.,при этом патрубок для ввода исходного продукта, имеющий с обоих концов тангенциально выполненные отверстия,установлен с возможностью вращения в центральной части конического корпуса по его оси, один конец которого размещен во внутренней полости перфорированного ротора в зоне подачи и распределения исходного продукта, а другой размещен в камере для исходного продукта, которая последовательно соединена с калорифером и насосом подачи исходного продукта.