Клапан гомогенізатора

1. Клапан гомогенізатора, що має робочу поверхню у вигляді твірної зрізаного конуса, який 3 України на корисну модель №54242А, кл. B01F5/06, F16K11/00, 2003). Найбільш близьким до клапана, що пропонується, є клапан гомогенізатора, який має робочу поверхню у вигляді твірної зрізаного конусу і напрямні елементи, що призначені для розташування у отворі сідла гомогенізуючої головки, простір між напрямними елементами є каналами підводу рідини до клапанної щілини (Єресько Г.О. та ін. Технологічне обладнання молочних підприємств. К.: «ІНКОС», 2007; Гомогенизатор ОГМ-2М. Руководство по эксплуатации. - Одесса: Одесский механический завод). Його й оберемо в якості найближчого аналогу. Недоліками є: недостатня ефективність гомогенізації (внаслідок того, що при експлуатації пари клапан-сідло відбувається інтенсивне зношування їх робочих поверхонь, час від часу робочі поверхні притирають одну до іншої, це призводить до того, що основи зрізаних конусів, твірними яких є робочі поверхні клапана і сідла, не співпадають: на початку терміну експлуатації клапан знаходиться вище, а після деякої кількості операцій притирання - нижче сідла, з-за цього перед клапанною щілиною утворюється деяке звужування каналів для підведення рідини, тобто при переході до клапанної щілини швидкість рідини збільшується поступово, тоді як відомо, що ефективність гомогенізації залежить від того, наскільки різко буде збільшено швидкість потоку оброблюваної рідини [Сурков В.Д. и др. Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности. - М.: Пищевая промышленность. - 1970]; підвищений гідравлічний опір (обумовлено різкою зміною напрямку потоку рідини в клапанній щілині відносно початкового внаслідок значної величини кута нахилу твірної робочої поверхні клапана), який призводить до перевитрати енергії приводом гомогенізатора; значний гідродинамічний тиск рідини, який діє на плоску торцеву поверхню клапана, що перпендикулярна потоку рідини (призводить до складності автоматизації регулювання тиску гомогенізації внаслідок значного зусилля затиснення пружини гомогенізуючої головки). В основу корисної моделі поставлена задача отримання нового технічного результату: підвищення ефективності, зниження енергоємності та покращення умов автоматизації регулювання процесу гомогенізації. Поставлена задача вирішується тим, що клапан гомогенізатора, який має робочу поверхню у вигляді твірної зрізаного конусу, згідно з корисною моделлю, додатково обладнаний конусним обтічником, який призначений для розташування в отворі сідла гомогенізуючої головки гомогенізатора вершиною назустріч потоку рідини, і має кільцеву канавку, бічна стінка якої починається від початку робочої поверхні з боку меншої основи зрізаного конусу і виконана перпендикулярною робочій поверхні; кут нахилу твірної зрізаного конусу до його осі знаходиться в межах 3°-15°. Корисна модель пояснюється кресленнями, на яких зображено: на фіг. 1 - загальний вигляд клапана гомогенізатора за найближчим аналогом (вид збоку); на фіг. 2 - загальний вигляд клапана гомо 60857 4 генізатора за найближчим аналогом (вид знизу); на фіг. 3 - загальний вигляд клапана гомогенізатора за найближчим аналогом, що встановлений у сідло гомогенізуючої головки; на фіг. 4 - положення клапана гомогенізатора за найближчим аналогом відносно сідла гомогенізуючої головки на початку циклу його експлуатації; на фіг. 5 положення клапана гомогенізатора за найближчим аналогом відносно сідла гомогенізуючої головки після певної кількості операцій притирання робочих поверхонь; на фіг. 6 - загальний вигляд клапана гомогенізатора за корисною моделлю, що пропонується (вид збоку); на фіг. 7 - загальний вигляд клапана гомогенізатора за корисною моделлю, що пропонується (вид знизу); на фіг. 8 - загальний вигляд клапана гомогенізатора за корисною моделлю, що пропонується, що встановлений у сідло гомогенізуючої головки; на фіг. 9 - положення клапана гомогенізатора за корисною моделлю, що пропонується, відносно сідла гомогенізуючої головки на початку циклу його експлуатації; на фіг. 10 положення клапана гомогенізатора за корисною моделлю, що пропонується, відносно сідла гомогенізуючої головки після певної кількості операцій притирання робочих поверхонь. Клапан гомогенізатора складається (фіг.6, 7, 10) складається з робочої поверхні 1 у вигляді твірної зрізаного конусу, кут нахилу твірної якого до осі знаходиться в межах 3°-15°, конусного обтічника 2, який призначений для розташування в отворі сідла гомогенізуючої головки гомогенізатора вершиною назустріч потоку рідини. Робоча поверхня 1 має кільцеву канавку 3, бічна стінка 4 якої починається від початку робочої поверхні 1 з боку меншої основи зрізаного конусу і виконана перпендикулярною робочій поверхні. Клапан гомогенізатора працює наступним чином (фіг.6, 7, 8). Рідина, що оброблюється, подається насосом гомогенізатора (не показано) під тиском у отвір сідла 6 (фіг.8) гомогенізуючої головки (не показано). Потік рідини натікає на конусний обтічник 2 та обминає його. Рухаючись далі, потік рідини потрапляє у простір кільцевої канавки 3, а з нього - у клапанну щілину між робочою поверхнею клапана 1 та робочою поверхнею сідла 6. При переході потоку рідини з простору кільцевої канавки 3 до клапанної щілини швидкість потоку різко збільшується, причому збільшення швидкості прямо пропорційне зменшенню величин перерізів каналу для проходження рідини від значення перерізу на ділянці кільцевої канавки 3 до значення перерізу на ділянці робочої поверхні 1. При різкому збільшенні потоку частинки, що наявні в рідині (жирові шарики молока або ін.), розділяються на більш мілкі, таким чином відбувається гомогенізація оброблюваної рідини [Сурков В.Д. и др. Технологическое оборудование предприятий молочной промышленности. - М.: Пищевая промышленность. 1970.; Єресько Г.О. та ін. Технологічне обладнання молочних підприємств. - К.: «ІНКОС», 2007]. Підвищення ефективності роботи гомогенізатора при використанні клапана за корисною моделлю, що пропонується, відбувається внаслідок наступного. На фіг. 1-5 показано клапан гомогенізатора за найближчим аналогом. Він має робочу 5 поверхню 1 у вигляді твірної зрізаного конусу і напрямні елементи 5, що призначені для розташування у отворі сідла 6 гомогенізуючої головки, простір між напрямними елементами 5 є каналами підводу рідини до клапанної щілини. На початку терміну експлуатації клапан знаходиться вище (фіг.4), а після деякої кількості операцій притирання - нижче сідла (фіг.5). Через це перед клапанною щілиною утворюється деяке звужування каналів для підведення рідини - від значення ширини перерізу d1 до значення d2 у місці початку робочої поверхні 1 клапана та потім - до значення d3 у місці початку клапанної щілини. Таким чином, при переході до клапанної щілини швидкість рідини збільшується поступово, а не різко, що знижує ефективність гомогенізації. Внаслідок значної величини кута нахилу твірної конуса робочої поверхні 1 до осі клапана (різкої зміни напрямку потоку рідини в клапанній щілині відносно початкового) відбувається значне підвищення гідравлічного опору клапанної щілини Ркан 60857 6 (фіг.4). Це призводить до перевитрати енергії насосом гомогенізатору. На торцеву поверхню Т напрямних елементів 5 клапана діє значний лобовий гідродинамічний тиск рідини Рлоб (фіг.3). Це призводить до збільшення тиску на пружину гомогенізуючої головки (не показано), що ускладнює автоматизацію регулювання тиску гомогенізації. Як видно з фіг.8-10, застосування вказаної кільцевої канавки 3 дозволяє забезпечити різке збільшення швидкості потоку при переході до клапанної щілини, застосування робочої поверхні 1 із кутом нахилу твірної конуса =3°-15° дозволяє зменшити величину гідравлічного опору клапанної щілини Ркан, а застосування конусного обтічника 2 дозволяє зменшити величину лобового гідродинамічного тиску Рлоб. Все зазначене дозволяє отримати вказаний технічний результат при використанні клапана гомогенізатору за корисною моделлю, що пропонується. 7 Комп’ютерна верстка В. Мацело 60857 8 Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601