Пристрій для гомогенізації паст і пульп

Изобретение предназначено для гомогенизации паст и пульп и может быть использовано в химической, пищевой, строительной и других о траслях промышленности. Известно устройство для гомогенизации паст или пульп, содержащее корпус, установленные с зазором статор и ротор, на поверхностях которых имеются продольные каналы переменного сечения, изменяющегося от максимального значения до минимального на 0,3 - 0,7 длины каналов по ходу движения материала на роторе и от минимального значения до максимального на той же длине каналов на статоре [1]. Данное решение позволяет увеличить степень гомогенизации насосный эффект устройства. При этом высокая гомогенизации достигается за счет возникновения кавитационных эффектов при совмещении каналов на роторе и статоре с образованием, пузырьков газа, "схлопывание" которых приводит к многочисленным мелким гидравлическим ударам. Такой эффект в наибольшей степени способствует перемешиванию в совмещенных каналах, а также механическому разрушению твердых включений исходных компонентов, однако, как известно, возникновение ударов при совмещении каналов приводит к появлению больших давлений в обрабатываемом материале, вызывающих разрушение рабочих органов аппарата и увеличение гидравлического сопротивления, снижение производительности устройства или увеличение потребляемой мощности при той же производительности. Тем более, что при одинаковом количестве каналов на роторе и статоре /n/ за один оборот ротора происходит n раз совмещение каналов через 360 o , причем совмещаются все n каналов одновременно. Если же количество каналов на статоре n, а на n роторе m, и они имеют между собой общие делители, наибольший из которых k, то за один оборот ротора происходит n× m совмещений пар каналов, причем одновременно совмещается k пар каналов. В результате при одновременном k совмещении нескольких пар каналов давление в жидкости при возникновении гидравлических ударов суммируется: при одинаковом количестве каналов на роторе и статоре - n раз, а при наличии общего делителя - k раз, что приводит к увеличению гидравлического сопротивления устройства и дополнительным затратам энергии на перемешивание обрабатываемого материала в рабочем объеме гомогенизатора и на его транспортирование. Задачей изобретения является усовершенствование устройства для гомогенизации паст и пульп таким образом, чтобы соотношение определенного количества каналов на роторе и статоре обеспечило бы плавную работу гомогенизатора, снижение гидравлического сопротивления. Поставленная задача решается тем, что в устройстве для гомогенизации паст или пульп, содержащем корпус, установленные с зазором статор и ротор, на поверхностях которых имеются продольные каналы переменного сечения, при этом сечение каналов ротора по ходу движения материала выполнены равномерно изменяющимися от максимального значения до минимального на 0,3 - 0,7 длины каналов ротора, а сечения каналов статора в том же направлении выполнены равномерно изменяющимися от минимального значения до максимального на 0,3-0,7 длины каналов статора, новым является то, что количество каналов на роторе и количество каналов на статоре соотносятся как взаимно простые числа. При вращении ротора каналы на рабочих органах гомогенизатора совмещаются равномерно по одной паре n·m раз, при этом кавитационные эффекты, которые в основном и являются причиной разрушения крупных включений и снижения вязкости, возникают с максимальной частотой и минимальной амплитудой во всем объеме устройства, обеспечивая плавную подачу материала при высокой степени гомогенизаций и снижении энергоемкости процесса. На фиг. 1 показан общий вид гомогенизатора; на фиг. 2 дана амплитудно-частотная характеристика работ устройства при одинаковом количестве каналов на роторе и статоре; на фиг. 3 - то же, но с разным количеством каналов и общим делителем; на фиг. 4 - то же, но с разным количеством каналов, которые соотносятся как взаимно простые числа. Устройство для гомогенизации паст и пульп состоит из статора 1 и ротора 2, расположенных в корпусе 3, снабженном входным 4 и выходным 5 патрубками. Ротор 2 и статор 1 имеют каналы 6, 7 переменного сечения и установлены в корпусе с зазором. Каналы 6 ротора 2 по ходу движения материала выполнены с равномерно изменяющимся сечением от максимального до минимального на 0,3 - 0,7 длины каналов 6, а каналы 7 статора 1 в том же направлении выполнены с равномерно изменяющимся сечением от минимального и максимального на 0,3 - 0,7 длины каналов 7. Количество каналов на роторе 2 и статоре 1 выбирается из условия, что общий наибольший делитель у них равен 1, т.е. количество каналов 6 на роторе 2 и количество каналов 7 статора 1 соотносятся как взаимно простые числа. Устройство работает следующим образом. Исходный материал, содержащий твердые компоненты, по патрубку 4, установленному в корпусе 3, подается в рабочий объем гомогенизатора, где за счет центробежной силы, создаваемой вращением ротора 2 с каналами 6, принудительно поступает в каналы 7 статора, проходит через зазор между ротором 2 и статором 1, а затем перелавливается в каналы ротора уже на второй половине радиуса ротора 2,опять проходит через зазор между статором 1 и ротором 2 и под давлением через патрубок 5 выводится из устройства. Из-за отсутствия технической возможности установки зазора между ротором и статором менее 0,2-0,3 мм разрушение твердых включений и снижение вязкости материала в основном происходит за счет кавитационных эффектов, возникающих при совмещении пазов на роторе и статоре, важным моментом при этом является выбор количества каналов на роторе 2 и статоре 1. В конкретном примере получают следующие зависимости: каждые - при одинаковом количестве каналов на с таторе 1 и роторе 2 (по 9 ш т.) при од ном обороте послед него происходит 9-кратное совмещение каналов через кажд ые 40°, прич ем одновременно совмещаются все 9 каналов и в резу льтате происходит пульс ация потока с частотой 9 и с 9-кратно суммированной амплитудой (фиг. 2); - при различном количестве каналов (8 на статоре и 12 на роторе или наоборот) при одном обороте ротора происходит 24 совмещения каналов при одновременном срабатывании 4-х пар из них, в результате получают диаграмму с частотой 24 и 4-кратно суммированной амплитудой (фиг. 3); - если количество каналов на роторе и статоре соотносится как взаимно простые числа, например, 8 и 11, то частота совмещений увеличивается до 88 при минимальной амплитуде (фи г. 4), т. к. при вращении ротора каналы на роторе и статоре совмещаются равномерно (поочередно) по одной паре. это исключает в определенные моменты полное закрытие каналов, обеспечивает плавную, а не пульсирующую, работу гомогенизатора при сохранении высокой степени гомогенизации. При этом происходит снижение гидравлического сопротивления устройства и, как следствие, уменьшение потребляемой мощности. Преимущества предлагаемого устройства подтверждены результатами испытаний. Эксперименты выполнялись на пилотной установке, где сравнению подвергались устройства с одинаковым количеством каналов на роторе и статоре и с различным количеством каналов, имеющим общий делитель, отличный от 1, и с количеством каналов, имеющих делитель 1. При этом производительность установки составляла 1,6 м 3 /час, диаметр ротора и статора - 240 мм при n = 1500 об/мин. В качестве обрабатываемого материала использовали композицию синтетического моющего средства, приготовленную по рецептуре "Лотос" с 60%"ой твердой частью. В процессе экспериментов определяли; - размер максимальных включений после гомогенизации; - энергоемкость процесса; - моющую способность средства (порошка CMC после распылительной сушки) - по ГОСТ 25644-83. Результаты опытов представлены в таблице. Как видно из таблицы, количество каналов на рабочих элементах гомогенизатора практически не влияет на качество гомогенизации (0.21 ±0,01 мм). Снижение энергоемкости процесса достигается в основном за счет создания в устройстве кавитационного эффекта с высокой частотой и низкой амплитудой. Так, при соотношении количества каналов 50/50 частота пульсации составила 1250 1/с при амплитуде, условно равной 50; при соотношении 48/64 частота составила 4800 1/с при амплитуде 16. В предлагаемом устройстве при минимальной амплитуде частота составила 62275 1/с, при этом энергозатраты снизились примерно на 22%.