Аппарат для удаления влаги из жидких высоковлажных термолабильных эмульсий

Название	Аппарат для удаления влаги из жидких высоковлажных термолабильных эмульсий
Разработчик (Авторы)	Алтайулы Сагымбек, Шахов Сергей Васильевич, Константинов Виталий Евгеньевич, Ветров Алексей Валерьевич, Матеев Есмурат Зиятбекович
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2681041
Дата регистрации	01.03.2019
Правообладатель	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ")
Область применения (класс МПК)	B01D 1/22 (2006.01)

Описание изобретения

Изобретение относится к аппаратам для проведения процесса удаления влаги из жидких высоковлажных термолабильных растительных эмульсий и может быть использовано в пищевой, масложировой, лакокрасочной промышленности и других отраслях, применяющих выпаривание влаги из термолабильных высоковязких жидких концентратов.

Известны конические ротационно-пленочные аппараты [Инновационный патент 24527 (Республика Казахстан), МКИ B01D 3/30 Конический ротационно-пленочный аппарат / Алтайулы Сагымбек, С.В. Шахов - Заявл. 21.09.2010, №2010/1163.1, опубл. 15.09.2011 в Б.И. №9 (заявитель и патентообладатель: Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения «Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева» Министерства образования и науки Республики Казахстан (ЕНУ им. Л.Н. Гумилева МОН РК)) - 8 с., Пат. 2425708 РФ, МПК⁷ B01D 1/22. Конический ротационно-пленочный аппарат [Текст] / Алтайулы С., Антипов С.Т., Шахов С.В.; заявитель и патентообладатель «Воронеж. гос. технол. акад.». - №2010103078/05; заявл. 29.01.2010; опубл. 10.08. 2011, Бюл. №22., Пат. 2429040 РФ, МПК⁷ B01D 1/22. Конический ротационно-пленочный аппарат [Текст] / Алтайулы С., Антипов С.Т., Шахов С.В.; заявитель и патентообладатель «Воронеж. гос. технол. акад.». - №2010109663/05; заявл. 15.03.2010; опубл. 20.09.2011, Бюл. №26.], конструкция которых содержит 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 ваку мной системе, размещенный внутри корпуса и закрепленный на валах с помощью дисков полый ротор со звездообразным сечением в форме усеченного конуса, вершиныкоторого являются его лопастями, кромки которых по всей длине образующей имеют чередующиеся трапецеидальные вырезы, а непосредственно за сепарационным отбойником расположено, неподвижно закрепленное на корпусе посредством радиальных опор, сепарационное кольцо с отверстиями в виде кольцеобразных сегментов, на поверхности сплошной части которого, обращенной к ротору, установлены вертикальные направляющие.

Недостатком данных устройств является низкая надежность его работы в результате того, что выполнение полого барабана постоянным сечением с расположенными на его наружной поверхности лопастями приводит к малой скорости перемещения обрабатываемого продукта вдоль корпуса аппарата вместе с выпаренными из продукта парами влаги из-за возрастающего гидравлического сопротивления, сужающегося межлопастного канала, а также из-за недостаточной эффективности разделения парожидкостной смеси вращающимся сепарационным отбойником тарельчатого типа, который за счет действия центробежных сил разбрызгивает продукт, в результате чего происходит его частичное попадание в зону удаления парогазовой смеси.

Известны цилиндрические ротационно-пленочные аппараты [Инновационный Патент РК на изобретения 26364 МПК B01D 3/30. Ротационно-пленочный аппарат [Текст] / Алтайулы С., Антипов С.Т., Аликулов З., Шахов С.В., Спанбаев А.Д., Алтаева А.С.; заявитель и патентообладатель Республиканское государственное казенное предприятие "Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева" Министерства образования и науки Республики Казахстан (ЕНУ им. Л.Н. Гумилева МОН РК). - заявка №2012/0035.1, дата подачи заяки 09.01.2012 решение 15.11.2012, опубл. 2012. Бюл. №.11 - 4 с., Патент РК на изобретение 27194 МПК B01D 3/30. Цилиндрический ротационно-пленочный аппарат [Текст] / Алтайулы С., Алтаева А.С., Бекеева С.А., Шахов С.В., Константинов В.Е.; заявитель и патентообладатель Алтайулы Сагымбек, Бекеева С.А. - заявка №2011/1182.1, дата подачи заявки 14.11.2011 решение 15.07.2013 г., опубл. 2013. Бюл. №.7 - 5 с., Патент 2474460 (Российская Федерация), МКИ B01D 1/02 Цилиндрический ротационно-пленочный аппарат / Алтайулы Сагымбек, С.В. Шахов - Заявл. 01.11.2011, 2011144339/05, опубл. 10.02.2013 Бюл. №4, Патент 2484874 (Российская Федерация), МКИ B01D 1/22 Цилиндрический ротационно-пленочный аппарат / Алтайулы Сагымбек, С.В. Шахов, В.Е. Константанов, Р.А. Барыкин, Р.В. Долбилин - Заявл. 06.02.2012, 2012104062/05, опубл. 20.06.2013 Бюл. №17], содержащие цилиндрический корпус с крышками и обогреваемой рубашкой, снабженными патрубками для подвода и отвода теплоносителя, расположенными соответственно в верхней и нижней частях корпуса, и патрубками для ввода исходного и вывода готового продукта, сепарационный отбойник тарельчатого типа, сепарационное кольцо и сепарационную камеру с патрубком для удаления из нее парогазовой смеси, размещенный внутри корпуса и закрепленный на полуосях ротор с приводом имеющий звездообразное сечение, вершины которого являются его лопастями, а его кромки по всей своей длине расположены параллельно образующей внутренней поверхности цилиндрического корпуса с постоянным зазором.

Недостатками данных аппаратов являются низкая надежность и эффективность работы, высокие материальные и энергетические затраты, связанные с увеличением в процессе удаления влаги вязкости продукта и трудностью его перемещения через зону с повышенным содержанием сухих веществ в продукте, а также вследствие нерационального использования теплоносителя по длине аппарата.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является аппарат [Авторское свидетельство СССР №1445744, кл. B01D 3/30 23.12.88. Бюл. №47], предназначенный для проведения процесса выпаривания фосфатидных эмульсий подсолнечных масел, выполненный в виде горизонтально расположенного цилиндрического корпуса с крышкой и обогреваемыми стенками, снабженного патрубками для подвода и отвода пара расположенными соответственно в верхней и нижней частях корпуса, и патрубками для ввода исходного и вывода готового продукта, 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 аппарата является неравномерное распределение продукта по внутренней поверхности аппарата, что приводит к динамическому воздействию на привод барабана и не стабильному перемещению пленки продукта по длине аппарата, а также неэффективное выделение из парожидкостной смеси водяного пара и частичек готового продукта.

Технической задачей изобретения является равномерное распределение продукта по внутренней поверхности аппарата, что приводит к снижению динамического воздействия на привод барабана и к более стабильному перемещению пленки продукта по длине аппарата, а также повышение эффективности выделения из парожидкой смеси водяного пара и частичек готового продукта и беспрепятственного отвода их из зоны обработки.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен аппарат для удаления влаги из жидких высоковлажных термолабильных эмульсий, содержащий цилиндрический корпус с крышками, обогреваемыми стенками, снабженными патрубками для подвода и отвода пара, расположенными соответственно в верхней и нижней частях корпуса, и патрубками для ввода исходного и вывода готового продукта, сепарационный отбойник тарельчатого типа и сепарационную камеру, снабженную патрубком для подсоединения к вакуумной системе, размещенный внутри корпуса и закрепленный на валах с помощью дисков перфорированный ротор со звездообразным сечением, вершины которого являются его лопастями, а его кромки по всей своей длине расположены параллельно образующей внутренней поверхности цилиндрического корпуса с постоянным зазором, при этом диск, образующий правый торец ротора, выполнен перфорированным, отличающийся тем, что полости ротора образуемые лопастями, разделены по высоте лопасти перегородками, нижняя часть которых имеет плавный скругленный переход к цилиндрической части ротора и которые разделяют полости перфорированной и сплошной частей ротора, при этом внутри полости ротора установлена перегородка, которая также разделяет полости перфорированной и сплошной частей ротора, причем патрубки для ввода исходного продукта расположены в районе действия лопастей ротора в верхней и нижней части крышки, размещенной на левом торце цилиндрического корпуса, при этом перегородки, расположенные между лопастями, чередуются через полость и разнесены друг от друга по длине ротора с равномерным шагом, причем живое сечение перфорации ротора увеличивается в сторону размещения сепарационной камеры, при этом этом живое сечение перфорации ротора меньше живого сечения перфорации диска, образующего правый торец ротора.

Технический результат заключается в равномерном распределении продукта по внутренней поверхности аппарата, что приводит к снижению динамического воздействия на привод барабана и к более стабильному перемещению пленки продукта по длине аппарата, а также в повышении эффективности выделения из парожидкой смеси водяного пара и частичек готового продукта и беспрепятственного отвода их из зоны обработки.

На фиг. 1 изображен общий вид аппарата для удаления влаги из жидких высоковлажных термолабильных эмульсий, а на фиг. 2 трехмерная модель его ротора.

Аппарат для удаления влаги из жидких высоковлажных термолабильных эмульсии (фиг. 1) содержит цилиндрический корпус 1 с крышками 2, 3, имеющий греющую рубашку 4 и патрубки 5 и 6 для ввода исходного продукта, расположенные в верхней и нижней части крышки 2, а также патрубок 7 для вывода готового продукта. Для присоединения к вакуумной системе аппарата служит патрубок 8. Для подвода пара и отвода конденсата из греющей рубашки 4 предназначены патрубки 9 и 10 расположенные в верхней и нижней части корпуса 1. Для технологических нужд аппарат снабжен патрубками 11 и 12 (для слива остаточной эмульсии и остаточного парожидкого конденсата от аппарата).

Внутри корпуса 1 размещен с возможностью вращения перфорированный ротор 13 с отверстиями 14 и со звездообразным сечением (фиг. 1, 2), вершины которого являются его лопастями 15, закрепленный на валах 16, 17 с помощью дисков 18 и 19. При этом диск 19, образующий правый торец ротора 13, выполнен перфорированным отверстиями 20.

Лопасти 15 ротора 13 имеют сплошной и перфорированный участки 21 и 22. При этом расположение патрубков 5 и 6 для ввода исходного продукта на крышке 2 находится в зоне действия лопастей 15 ротора 13 (сплошного его участка 21). Кромки лопастей 15 ротора 13 расположены параллельно образующей внутренней поверхности цилиндрического корпуса 1 с постоянными определенными зазорами 23 и 24, соответствующими сплошному и перфорированному участкам лопастей 21, 22. При этом зазор 23 на сплошном участке 21 выполнен большим, чем зазор 24 на последующем перфорированном участке 22 лопастей 15 ротора 13. Сплошной участок 21 по высоте лопасти 15 ограничен перегородкой 25, нижняя часть которой имеет плавный скругленный переход к цилиндрической части ротора 13. При этом перегородки 25, расположенные между лопастями 15, чередуются через полость и разнесены друг от друга по длине ротора 13 с равномерным шагом.

А внутри полости ротора 13 на границе перехода от сплошного участка 21 лопастей 15 ротора 13 к перфорированному участку 22 лопастей 15 также установлена перегородка 26, которая также отделяет перфорированную часть ротора 13 от сплошной.

На правом валу 17 ротора 13 помимо диска 19 установлен сепарационный отбойник тарельчатого типа 27. За сепарационным отбойником 27 установлено неподвижно сепарационное кольцо 28. Между сепарационным отбойником 27 и крышкой 3 корпуса 1 образована сепарационная камера 29.

При этом живое сечение перфорации ротора 13 увеличивается в сторону размещения сепарационной камеры 29, снабженной патрубком 8 для подсоединения к вакуумной системе (не показана). Причем живое сечение перфорации ротора 13 должно быть меньше живого сечения перфорации диска 19, образующего правый торец ротора 13.

Предлагаемый аппарат для удаления влаги из жидких высоковлажных термолабильных эмульсий работает следующим образом:

Исходный обрабатываемый продукт поступает через патрубки 5 и 6 во внутреннее пространство корпуса 1, где попадает на лопасти 15 сплошного участка 21 вращающегося ротора 13 и под действием центробежных сил наносится на внутреннюю поверхность корпуса 1, обогреваемого через греющую рубашку 4 паром. С помощью сплошного участка 21 продукт равномерно распределяется по внутренней поверхности корпуса 1, формируется равномерный слой продукта и обеспечивается его поступательное перемещение по внутренней поверхности корпуса 1 аппарата.

При этом за счет разнесения перегородок 25, расположенных между лопастями 15, чередующихся через полость и разнесенных друг от друга по длине ротора 13 с равномерным шагом, происходит снижение динамического воздействия на привод барабана при нанесении продукта на внутреннюю поверхность корпуса 1.

Обрабатываемый продукт последовательно перемещается вместе с выпаренными из продукта парами влаги вдоль корпуса 1 аппарата к выходу и выводится из него через патрубок 7. Образовавшаяся в результате выпаривания парогазовая смесь через межлопастное пространство перфорированного участка 22, отверстия 14 перфорированного ротора 13 и отверстия 20 диска 19, предварительно взаимодействующая с сепарационным отбойником 27 и кольцом 28 для выделения из нее жидкой фазы готового продукта отсасывается вакуумной системой через патрубок 8.

Преимущества аппарата для удаления влаги из жидких высоковлажных термолабильных эмульсий заключаются в том, что:

- расположение перегородок между лопастями путем их чередования через полость и разнесения друг от друга по длине ротора с равномерным шагом позволяет обеспечить равномерное распределение продукта по внутренней поверхности аппарата, что приводит к снижению динамического воздействия на привод барабана и к более стабильному перемещению пленки продукта по длине аппарата, а также к повышению эффективности выделения из парожидкостной смеси водяного пара и частичек готового продукта;

- выполнение перфорации ротора, увеличивающимся живым сечением в сторону размещения сепарационной камеры, при котором живое сечение перфорации ротора должно быть меньше живого сечения перфорации диска, образующего правый торец ротора, позволяет беспрепятственно отводить водяной пар и частички готового продукта из зоны обработки.

Формула изобретения

Аппарат для удаления влаги из жидких высоковлажных термолабильных эмульсий, содержащий цилиндрический корпус с крышками, обогреваемыми стенками, снабженными патрубками для подвода и отвода пара, расположенными соответственно в верхней и нижней частях корпуса, и патрубками для ввода исходного и вывода готового продукта, сепарационный отбойник тарельчатого типа и сепарационную камеру, снабженную патрубком для подсоединения к вакуумной системе, размещенный внутри корпуса и закрепленный на валах с помощью дисков перфорированный ротор со звездообразным сечением, вершины которого являются его лопастями, а его кромки по всей своей длине расположены параллельно образующей внутренней поверхности цилиндрического корпуса с постоянным зазором, при этом диск, образующий правый торец ротора, выполнен перфорированным, отличающийся тем, что полости ротора, образуемые лопастями, разделены по высоте лопасти перегородками, нижняя часть которых имеет плавный скругленный переход к цилиндрической части ротора и которые разделяют полости перфорированной и сплошной частей ротора, при этом внутри полости ротора установлена перегородка, которая также разделяет полости перфорированной и сплошной частей ротора, причем патрубки для ввода исходного продукта расположены в районе действия лопастей ротора в верхней и нижней части крышки, размещенной на левом торце цилиндрического корпуса, при этом перегородки, расположенные между лопастями, чередуются через полость и разнесены друг от друга по длине ротора с равномерным шагом, причем живое сечение перфорации ротора увеличивается в сторону размещения сепарационной камеры, при этом живое сечение перфорации ротора меньше живого сечения перфорации диска, образующего правый торец ротора.

Изобретение "Аппарат для удаления влаги из жидких высоковлажных термолабильных эмульсий" (Алтайулы Сагымбек, Шахов Сергей Васильевич, Константинов Виталий Евгеньевич, Ветров Алексей Валерьевич, Матеев Есмурат Зиятбекович ) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога