Головка гомогенізатора

Реферат: Головка гомогенізатора містить сідло, клапан, притискний механізм, центральний канал, з'єднаний з ідентичними кільцевими каналами, розташованими співвісно навпроти один до другого, що утворюють зону зіткнення двох протилежно направлених кільцевих потоків емульсії. Внутрішні поверхні каналів, які формують кільцеві потоки емульсії, виконані коноїдної форми. UA 106536 U (12) UA 106536 U UA 106536 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до пристроїв для гомогенізації емульсій і може бути використана в харчовій, переробній, зокрема молокопереробній, а, також, фармацевтичній, хімічній, парфумерній, косметичній та інших галузях промисловості, де використовується емульгування, диспергування і гомогенізація. Відома головка гомогенізатора, що містить сідло, клапан та притискний механізм, клапан якого при подачі емульсії під тиском до 25 МПа піднімається та утворює з сідлом кільцеву щілину [Нужин Е.В. Гомогенизация и гомогенизаторы. Монография. / Е.В. Нужин, А.К. Гладушняк. - Одесса: Печатный дом, 2007. - 264 с]. Емульсія, що піддається диспергуванню, подається до головки гомогенізатора під високим тиском під клапан, долає опір пружини, проходить у щілині між сідлом та клапаном, де утворюється високий градієнт швидкості потоку, завдяки чому відбувається "просковзування" дисперсної частки відносно дисперсійної фази емульсії (утворюється різниця швидкостей між дисперсною часткою та дисперсійною фазою), що призводить до руйнування дисперсної частки, тобто гомогенізації. Недоліком відомого пристрою є високі витрати енергії на створення необхідного тиску гомогенізації, який забезпечував би високий градієнт швидкості потоку у клапанній щілині, необхідний для руйнування дисперсної частки. Вибраною, як прототип, є головка гомогенізатора, що містить сідло, клапан та притискний механізм, в якій виконаний центральний канал, який з'єднаний з ідентичними кільцевими каналами, розташованими співвісно навпроти один до одного, що утворюють зону зіткнення 7 двох протилежно направлених кільцевих потоків емульсії. [Пат. № 98488 Україна, МКИ А 01 J 11/00. Головка гомогенізатора / Самойчук К.О., Султанова В.О., Ялпачик Ф.Ю. - № u201412958; заявл. 03.12.2014; опубл. 27.04.2015. Бюл. № 8]. Потік початкової емульсії під тиском надходить у центральний канал, де розділяється на два протилежно направлені потоки та, проходячи по кільцевих каналах клапана і сідла, спрямовуються до щілини, де відбувається зіткнення потоків емульсії, завдяки чому утворюється різниця швидкостей між дисперсною часткою та дисперсійною фазою яка необхідна для руйнування дисперсної частки. Після зіткнення двох протилежно направлених потоків емульсія проходить у щілині між сідлом та клапаном, де утворюється високий градієнт швидкості потоку і відбувається остаточна гомогенізація емульсії. Продуктивність відомого пристрою залежить від форми внутрішніх поверхонь клапана і сідла, що формують кільцеві потоки емульсії при виході їх з кільцевих щілин. При використанні форми внутрішніх каналів, які формують струмені перед виходом їх з кільцевої щілини, довільного типу, витрата емульсії через щілинні канали зменшується при незмінних енерговитратах, що зменшує продуктивність відомого пристрою. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення головки гомогенізатора, що утворює співвісні кільцеві канали, які формують зону зіткнення двох протилежно направлених кільцевих потоків емульсії, шляхом виконання поверхонь, які формують кільцеві потоки емульсії, певної форми, яка дозволить підвищити продуктивність гомогенізатора. Поставлена задача вирішується тим, що в головці гомогенізатора, що містить сідло, клапан, притискний механізм, центральний канал, з'єднаний з ідентичними кільцевими каналами, розташованими співвісно навпроти один до другого, що утворюють зону зіткнення двох протилежно направлених кільцевих потоків емульсії, згідно з корисною моделлю, внутрішні поверхні каналів, які формують кільцеві потоки емульсії, виконані коноїдної форми. Продуктивність гомогенізатора з головкою даного типу визначається витратою емульсії 3 через кільцеві канали. Витрата емульсії через щілинний канал Q , м /с, обчислюється за відомою формулою: Q  S 50 2  р м , де  - коефіцієнт витрат, який залежить від форми поверхні, що формує потік (струмінь) емульсії; S - площа каналу, м2;  м - густина емульсії, кг/м3; р - надлишковий тиск подачі емульсії в щілинний канал, Па. 55 Звідки при певному значенні надлишкового тиску подачі, виду емульсії та площі кільцевих каналів продуктивність гомогенізатора залежить від коефіцієнта витрат  , який має найбільше значення (φ=0,82-0,98) для коноїдних поверхонь [1]. 1 UA 106536 U 5 10 15 20 25 30 35 Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де на фіг. 1 зображено заявлений пристрій у осьовому розрізі, а на фіг. 2 - виносний елемент, де показані внутрішні поверхні каналів, які формують кільцеві потоки емульсії (в осьовій площині головки). Головка гомогенізатора (фіг. 1) містить канал подачі 1, центральний канал 2, притискний механізм 3, клапан 4, сідло 9, кільцеві канали клапана 5 та сідла 6, ущільнюючі кільця 7, щілину між клапаном та сідлом 9, внутрішні поверхні каналів, які формують кільцеві потоки емульсії 10 (фіг. 2). Головка гомогенізатора працює таким чином. Потік початкової грубодисперсної емульсії через канал подачі 1 (фіг. 1) під тиском надходить до центрального каналу 2, тисне на клапан 4 і, долаючи силу притискного механізму 3, підіймає його на певну висоту, в результаті чого утворюється щілина 8 між сідлом 9 і клапаном 4. Після проходження центрального каналу 2 емульсія розділяється на два протилежно направлені потоки, які формуються внутрішніми коноїдними поверхнями каналів клапана 10 та сідла 11 (фіг. 2), набуває високої швидкості і виходять через кільцеві канали клапана 5 і сідла 6. Після чого відбувається зіткнення потоків емульсії та часткова гомогенізація, а саме взаємопроникнення дисперсних часток одного потоку у дисперсійну фазу іншого, завдяки чому утворюється різниця швидкостей між дисперсною часткою та дисперсійною фазою, необхідна для руйнування дисперсної частки. Після зіткнення двох протилежно направлених потоків емульсія проходить через кільцеву щілину 8 між сідлом 9 та клапаном 4, де утворюється високий градієнт швидкості потоку, завдяки чому відбувається "просковзування" дисперсної частки відносно дисперсійної фази емульсії (утворюється різниця швидкостей між дисперсною часткою та дисперсійною фазою) і відбувається остаточна гомогенізація емульсії та відведення її з головки гомогенізатора. При цьому завдяки виконанню внутрішніх поверхонь, які формують кільцеві потоки емульсії, коноїдної форми, потоки емульсії при проходження через кільцеві щілини мають найбільший коефіцієнт витрат, що підвищує продуктивність гомогенізатора при незмінному тиску подачі емульсії в головку (енерговитратах). 1. Справочник по гидравлике / [В.А. Большаков, Ю.М. Константинов, В.Н. Попов и др.]; под ред. В.А. Большакова, - [2-е изд.]. - К.: Вища шк. Головное изд-во, 1984. - 343 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Головка гомогенізатора, що містить сідло, клапан, притискний механізм, центральний канал, з'єднаний з ідентичними кільцевими каналами, розташованими співвісно навпроти один до другого, що утворюють зону зіткнення двох протилежно направлених кільцевих потоків емульсії, яка відрізняється тим, що внутрішні поверхні каналів, які формують кільцеві потоки емульсії, виконані коноїдної форми. 2 UA 106536 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3