Колонний дифузійний апарат

Реферат: Винахід належить до бурякоцукрового виробництва і може бути використаний при отриманні дифузійного соку в колонному екстракційному апараті. Колонний дифузійний апарат складається з вертикального циліндричного корпусу та розміщеного всередині трубовала, ззовні якого радіально прикріплені ряди лопатей, причому в проміжках між ними встановлені нерухомі контрлопаті, що прикріплені до внутрішньої поверхні циліндричного корпусу. Сам трубовал обертається за допомогою приводів та циліндричної шестірні, прикріпленої до трубовала. В верхній частині циліндричного корпусу виконано вивантажувальний пристрій для жому та встановлені патрубки подачі екстрагента, а знизу циліндричного корпусу встановлено сито відбору соку, над яким розміщені прикріплені до рухомого трубовала розподільчі лопаті сокостружкової суміші. На внутрішній поверхні трубовала додатково радіально встановлено ряди лопатей для транспортування сокостружкової суміші в нижню частину трубовала. Всередині трубовала співвісно розміщено нерухомо вертикальну стійку з прикріпленими до неї контрлопатями, що встановлені в проміжках між внутрішніми додатковими лопатями трубовала. Зверху трубовала виконаний патрубок подачі сокостружкової суміші у внутрішній простір трубовала, а знизу трубовала виконані отвори подачі сокостружкової суміші в розподільчі лопаті. Винахід дозволяє збільшити продуктивність колонного дифузійного апарата на третину UA 103418 C2 (12) UA 103418 C2 при тих же розмірах апарата та збільшити надійність роботи апарата внаслідок зменшення навантаження на верхній опорний вузол. UA 103418 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до бурякоцукрового виробництва і може бути використаний при отриманні дифузійного соку в колонному екстракційному апараті. Як прототип вибраний колонний дифузійний апарат (Гребенюк С.М. Технологическое оборудование сахарных заводов. 2-е изд. перер. и дополн. - М.: Легкая и пищевая пр-ть,1983. С. 113). Він складається з вертикального циліндричного корпусу з розміщеним всередині нього пустотілим трубовалом, ззовні якого закріплені лопаті. Сам трубовал обертається за допомогою приводів та циліндричної шестірні, прикріпленої до трубовала. На внутрішній поверхні корпусу в проміжках між лопатям трубовала встановлені контрлопаті. Лопаті та контрлопаті утворюють підйомний механізм для стружки, яка потрапляє знизу колонного апарата через розподільчі лопаті, що обертаються разом з трубовалом над ситовою поверхнею. Зверху колонного апарата знецукрена бурякова стружка (жом) видаляється через вивантажувальний пристрій для жому. Рідина для екстрагування цукрози потрапляє через патрубки подачі екстрагента зверху колонного апарата і відбирається знизу апарата через ситову поверхню. Недоліком такого дифузійного апарата є те, що при великій металоємності апарата значна його частина участі в дифузійному процесі не приймає (приблизно 1/3 об'єму апарата займає пустотілий вал). Крім того внаслідок дії підйомної сили (Архімедової) на верхню опору пустотілого трубовала діє значне навантаження, що знижує довговічність роботи верхнього опорного вузла, а отже і надійність експлуатації самого апарата. Таким чином, недоліками апарата є: низька питома продуктивність апарата; низька надійність верхньої опори трубовала; велика питома металоємність. В основу винаходу поставлена задача підвищення питомої продуктивності колонного апарата, надійності його роботи та зниження питомої металоємності за рахунок використання внутрішнього простору трубовала з вбудованою транспортною системою, при якій колонний дифузійний апарат стає двоходовим, збільшується його активний об'єм, а значить, і продуктивність. Поставлена задача вирішується тим, що колонний дифузійний апарат складається з вертикального циліндричного корпусу та розміщеним всередині трубовалом, ззовні якого прикріплені лопаті, причому в проміжках між ними встановлені нерухомі контрлопаті, що прикріплені до внутрішньої поверхні циліндричного корпусу, сам трубовал обертається за допомогою приводів та циліндричної шестірні, прикріпленої до трубовала, зверху циліндричного корпусу виконано вивантажувальний пристрій для жому та знаходяться патрубки подачі екстрагента, а знизу циліндричного корпусу встановлено сито відбору соку, над яким розміщені прикріплені до рухомого трубовала розподільчі лопаті сокостружкової суміші. Згідно з винаходом на внутрішній поверхні трубовала додатково встановлено лопаті для транспортування сокостружкової суміші в нижню частину трубовала, а всередині трубовала співвісно розміщено нерухомо вертикальну стійку з прикріпленими до неї контрлопатями, що встановлені в проміжках між внутрішніми додатковими лопатями трубовала, причому зверху трубовала виконаний патрубок подачі сокостружкової суміші у внутрішній простір трубовала, а знизу трубовала виконані отвори подачі сокостружкової суміші в розподільчі лопаті. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками та технічним результатом полягає в наступному. Бурякова стружка після ошпарювача сокостружковим насосом подається через патрубок подачі сокостружкової суміші зверху колонної дифузійної установки у внутрішній простір трубовала, що обертається за допомогою приводів та циліндричної шестірні, прикріпленої до трубовала. Розміщені по внутрішній поверхні трубовала лопаті і встановлені на вертикальній стійці контрлопаті створюють транспортну систему для переміщення сокостружкової суміші зверху вниз. Оскільки внутрішній об'єм трубовала становить приблизно 1/3 всього об'єму вертикального дифузійного апарата, то його використання для перебігу процесу екстрагування збільшує майже на третину продуктивність апарата. Сокостружкова суміш після переміщення у внутрішній частині трубовала за допомогою додатково встановлених лопатей для транспортування сокостружкової суміші в нижню частину трубовала та контрлопатей, що встановлені в проміжках між внутрішніми додатковими лопатями трубовала та прикріплених до нерухомої вертикальної стійки потрапляє в нижню частину трубовала, де через виконані отвори в трубовалі сокостружкова суміш подається в розподільчі лопаті, що обертаються разом з трубовалом та рівномірно її розподіляють над ситовою поверхнею дифузійного апарата. Екстрагент внутрішнього контуру (1-й хід) змішується з екстрагентом зовнішнього контуру (2-й хід), фільтрується через сито і направляється через підігрівник в ошпарювач. 1 UA 103418 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Стружка після розподілення на ситовій поверхні при допомозі лопатей, що закріплені на зовнішній поверхні трубовала, який обертається за допомогою приводів та циліндричної шестірні, прикріпленої до трубовала, та нерухомих контрлопатей, що встановлені в проміжках між ними та прикріплені до внутрішньої поверхні циліндричного корпусу екстрактора, піднімається вгору до вивантажувального пристрою для жому. Зверху в колону протитоком до бурякової стружки через патрубки подачі екстрагента подається сульфітована вода. Продуктивність такого апарата буде більшою практично на 1/3, так як 1/3 об'єму апарата (внутрішній об'єм трубовала) додатково приймає участь в екстракції цукрози з бурякової стружки. Оскільки всередині трубовала знаходиться сокостружкова суміш, то виштовхувальна (Архімедова) сила на нього не діє. Звідси і навантаження на верхній опорний вузол є мінімальним (практично нульовим). Таким чином буде досягнуто збільшення довговічності, підвищення надійності роботи верхнього опорного вузла, а отже і всього колонного дифузійного апарата в цілому. Конструкція колонного дифузійного апарата пояснюється фіг. 1. Він являє собою вертикальний циліндричний корпус 1, до якого по висоті прикріплені нерухомі контрлопаті 2. Всередині циліндричного корпусу встановлений трубовал 3, що приводиться в рух за допомогою циліндричної шестірні 4, прикріпленої до трубовала та приводів 5. Ззовні та всередині до трубовала прикріплені рухомі лопаті відповідно 6 і 7, що обертаються разом з трубовалом. Знизу трубовала виконані отвори 8, через які сокостружкова суміш потрапляє в розподільчі лопаті 9, що рівномірно розподіляють стружку над ситовою поверхнею 10. Дифузійний сік при цьому проходить через отвори сита до патрубка 11, через який він відводиться в підігрівники та ошпарювач бурякової стружки. Зверху циліндричного корпусу встановлений механізм для вивантаження жому 12 та знаходяться патрубки 13 подачі рідини для екстракції. Трубовал встановлений всередині циліндричного корпусу апарата в нижньому опорному вузлі 14 та верхньому опорному вузлі 15. Всередині трубовала встановлено нерухому вертикальну стійку 16 з прикріпленими до неї контрлопатями 17, що встановлені в проміжках між внутрішніми додатковими лопатями трубовала. Зверху трубовала виконаний патрубок 18 подачі сокостружкової суміші у внутрішній простір трубовала. Працює даний колонний дифузійний апарат наступним чином. Сокостружкова суміш насосом з ошпарювача через патрубок 18 подається зверху у внутрішній простір трубовала 3, який обертається за допомогою приводів 5 та циліндричної шестірні 4, що прикріплена до трубовала 3. Нерухомі лопаті 17, що встановлені в проміжках між внутрішніми додатковими лопатями трубовала та прикріплені до нерухомої вертикальної стійки 16, яка розміщена співвісно трубовалу та рухомі лопаті 7 трубовала 3 утворюють транспортну систему для переміщення сокостружкової суміші до низу трубовала. Поступово рухаючись у внутрішньому просторі трубовала зверху вниз, проходить екстракція цукрози з бурякової стружки. Частково проекстрагована бурякова стружка разом з соком через отвори 8, що виконані в нижній частині трубовала, потрапляє в розподільчі лопаті 9, які обертаючись разом з трубовалом розподіляють суміш по ситовій поверхні 10 дифузійного апарата. Розподільчі лопаті являють собою пустотілу стандартну конструкцію зі зміненим способом подачі сокостружкової суміші, так як подача суміші відбувається не насосом знизу апарата (прототип), а з середини трубовала самопливом (тому в нижній частині трубовала виконані отвори подачі сокостружкової суміші всередину розподільчих лопатей). Сік через отвори сита проходить до випускного патрубку 11, через який він відводиться в підігрівники та ошпарювач бурякової стружки згідно з технологічною схемою. Розподілена бурякова стружка на ситовій поверхні 10 захвачується рухомими лопатями 6 трубовала 3 та піднімається догори колони завдяки наявності в проміжках між рухомими лопатями контрлопатей 2, що прикріплені до внутрішньої поверхні циліндричного корпусу 1. В верхню частину колони через патрубки 13 подається екстракційна рідина: в верхній патрубок сульфітована вода, а в нижній - жомопресова вода. З бурякової стружки протитоком в воду екстрагує цукроза і виходить з колонного апарата знизу через ситову поверхню 10. Знецукрена бурякова стружка видаляється зверху апарата через вивантажувальний пристрій для жому 12. Таким чином, екстракція цукрози з бурякової стружки відбувається як з зовнішньої сторони трубовала, так частково проходить і всередині трубовала. Оскільки внутрішній об'єм трубовала складає біля 1/3 всього об'єму колонного дифузійного апарата, то можна говорити про збільшення продуктивності на 1/3 такого апарата. 2 UA 103418 C2 5 10 Крім того, якщо трубовал заповнений всередині сокостружковою сумішшю, то підйомна сила (Архімедова) на нього не діє і в цьому випадку є лише два опорні вузли: нижній - для підтримання маси трубовала та верхній - для центрування вала по осі апарата. Верхня опора має мінімальне навантаження, тому її надійність роботи значно підвищується, а отже і надійність роботи всього дифузійного апарата також збільшується. Так як продуктивність запропонованого дифузійного апарата може бути збільшена на третину, то можемо говорити про збільшення питомої продуктивності такого апарата або про зниження його питомої металоємкості. Технічний результат від використання запропонованого технічного рішення полягає в можливості збільшення продуктивності колонного дифузійного апарата на третину при тих же розмірах апарата та збільшенні надійності роботи апарата внаслідок зменшення навантаження на верхній опорний вузол. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 30 Колонний дифузійний апарат, що складається з вертикального циліндричного корпусу, всередині на осі якого встановлений трубовал, ззовні трубовала радіально прикріплені ряди лопатей, причому в проміжках між ними встановлені нерухомі контрлопаті, що прикріплені до внутрішньої поверхні циліндричного корпусу, приводу трубовала, розміщеного діаметрально протилежно на циліндричному корпусі, та циліндричної шестірні, прикріпленої до трубовала, зверху циліндричного корпусу виконано вивантажувальний пристрій для жому та встановлені патрубки подачі екстрагента, а знизу циліндричного корпусу встановлено сито відбору соку, який відрізняється тим, що на внутрішній поверхні трубовала додатково встановлено радіально ряди лопатей для транспортування сокостружкової суміші в нижню частину трубовала, а всередині трубовала співвісно розміщено нерухомо вертикальну стійку з прикріпленими до неї контрлопатями, що встановлені в проміжках між внутрішніми додатковими лопатями трубовала, причому зверху трубовала виконаний патрубок подачі сокостружкової суміші у внутрішній простір трубовала, а знизу трубовала виконані отвори подачі сокостружкової суміші в розподільчі лопаті сокостружкової суміші, які прикріплені до рухомого трубовала над ситом відбору соку. 3 UA 103418 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4