Устройство для гомогенизации

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Акулович Леонид Михайлович Сергеев Леонид Ефимович Агейчик Валерий Александрович Шабуня Виктория Васильевна Ермаков Николай Иванович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) Устройство для гомогенизации жидкостей, включающее плунжерный блок, нагнетательный и всасывающий коллекторы, гомогенизирующую головку в виде цилиндрической камеры с двумя расположенными тангенциально по отношению к цилиндрической стенке корпуса вихревой трубы входными сужающимися в направлении к цилиндрической стенке отверстиями и выходным отверстием в центральной части торца и манометр, причем гомогенизирующая головка имеет два выхода, расположенные на противоположных торцах камеры, один в виде отверстия, а второй в виде кольцевой щели, выходное отверстие расположено на ближнем к выходу торце камеры, а выходная кольцевая щель расположена на дальнем от входа торце камеры, образована клапаном и корпусом камеры и имеет возможность регулирования при помощи пружины, отличающееся тем, что выходное отверстие содержит на своей внутренней цилиндрической поверхности винтовые канавки в виде многозаходней трубной резьбы, причем направление навивки винтовых канавок относительно оси симметрии корпуса вихревой трубы противоположно направлению сужения расположенных тангенциально входных отверстий относительно оси симметрии корпуса вихревой трубы.(56) 1. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием Справочник / Под ред. С.Г.Энтелиса, Э.М.Берлинера. - М. Машиностроение, 1986. - С. 351. 2. Кацнельсон М.У., Мухин А.А., Никаноров Э.В. и др. Экспериментальные исследования характера распределения давления в гомогенизирующей головке с цилиндрическим клапаном // Труды ВНИЭКИ ПРОДМАШ. - М. - 1981. -57. - С. 66-74. 3. Ткаченко А.Н. Кавитационные техника и технологии. - Киев Техника, 2001. - С. 426. 4. Патент 1337007, МПК 01 1/16, 1987. 5. Патент 2138158, МПК 01 11/16,01 3/08, 1999. 6. Грановский В.Я., Филатов Ю.И. Сравнительная оценка диспергирующих устройств,применяемых в молочной промышленности Сб. научн. трудов. - М. ГУ ВНИМИ, 1999. С. 83-91. 7. Патент 2246824 1, МПК 01 11/16, 2005. Полезная модель относится к устройствам для получения гомогенных жидкостей и может быть использована для приготовления однородной смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), используемой при обработке материалов резанием. Известно, что СОЖ должна обладать высоким смазывающим действием, эффективно охлаждать контактные поверхности и иметь хорошую моющую способность, что во многом обеспечивается достижением высокой однородности ее состава, достигаемой в результате перемешивания, барботирования и других способов приготовления СОЖ 1. В любом гомогенизирующем устройстве образуются зоны сверхнизкого давления, в которых происходит вскипание жидкости с явлениями кавитации, где и осуществляется гомогенизация продукта. Чем выше давление продукта на входе в гомогенизирующую головку, тем ниже давление в зоне кавитации, следовательно, интенсивнее протекает процесс гомогенизации 2, 3. Известно устройство, включающее корпус и клапан цилиндрической формы с подводящим и отводящим патрубками 4. Однако применение данного устройства не позволяет достигнуть желаемого эффекта гомогенизации вследствие перекрытия клапаном зоны гомогенизации. Известно устройство включающее плунжерный блок, нагнетательный и всасывающий коллекторы, гомогенизирующую головку с входным и выходным отверстиями и манометр 5. Однако при использовании данного устройства достигается незначительное улучшение эффективности процесса гомогенизации при давлениях выше 6 МПа 6, причем качество готового продукта ухудшается из-за попадания в него части недогомогенизированного продукта. Известно устройство 7 для гомогенизации жидкостей, включающее плунжерный блок, нагнетательный и всасывающий коллекторы, гомогенизирующую головку в виде цилиндрической камеры с двумя расположенными тангенциально входными отверстиями и выходным отверстием в центральной части торца и манометр, причем гомогенизирующая головка имеет два выхода, расположенные на противоположных торцах камеры, один в виде отверстия, а второй в виде кольцевой щели, выходное отверстие расположено на ближнем к выходу торце камеры, а выходная кольцевая щель расположена на дальнем от входа торце камеры, образована клапаном и корпусом камеры и имеет возможность регулирования при помощи пружины. Такая гомогенизирующая головка не позволяет достичь высокой степени однородности и качества состава СОЖ. Задача, которую решает полезная модель, заключается в повышении степени однородности и качества СОЖ. Поставленная задача решается с помощью устройства для гомогенизации жидкостей,включающего плунжерный блок, нагнетательный и всасывающий коллекторы, гомогени 2 94122013.08.30 зирующую головку в виде цилиндрической камеры с двумя расположенными тангенциально по отношению к цилиндрической стенке корпуса вихревой трубы входными сужающимися в направлении к цилиндрической стенке отверстиями и выходным отверстием в центральной части торца и манометр, причем гомогенизирующая головка имеет два выхода, расположенные на противоположных торцах камеры, один в виде отверстия, а второй в виде кольцевой щели, выходное отверстие расположено на ближнем к выходу торце камеры, а выходная кольцевая щель расположена на дальнем от входа торце камеры, образована клапаном и корпусом камеры и имеет возможность регулирования при помощи пружины, где выходное отверстие содержит на своей внутренней цилиндрической поверхности винтовые канавки в виде многозаходней трубной резьбы, причем направление навивки винтовых канавок относительно оси симметрии корпуса вихревой трубы противоположно направлению сужения расположенных тангенциально входных отверстий относительно оси симметрии корпуса вихревой трубы. На фиг. 1 представлена схема устройства на фиг. 2 - продольный разрез гомогенизирующей головки на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2 на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 4. Устройство для гомогенизации жидкостей содержит плунжерный блок 1, трубопровод 2,всасывающий коллектор 3, нагнетательный коллектор 4, гомогенизирующую головку 5 и контрольный манометр 6. Гомогенизирующая головка (фиг. 2) выполнена в виде вихревой трубы и состоит из корпуса 11 в виде трубы, камеры 12, клапана 13, пружины 16, натяжение которой регулируется прижимной гайкой 17. Входные сопла 8 выполнены в виде сужающихся в направлении к стенке корпуса вихревой трубы 11 струйных насосов (фиг. 3). Они расположены тангенциально по отношению к цилиндрической поверхности корпуса вихревой трубы 11. Выходное отверстие 9 расположено в центре плоского торца камеры 14,который примыкает к входным отверстиям 15, причем ось симметрии выходного отверстия 9 совпадает с осью симметрии цилиндрической поверхности корпуса вихревой трубы 11. Выходное отверстие 9 содержит на своей внутренней цилиндрической поверхности винтовые канавки в виде многозаходней, например в 2-4 захода, трубной резьбы, причем направление навивки винтовых канавок относительно оси симметрии корпуса вихревой трубы противоположно направлению сужения расположенных тангенциально входных отверстий относительно оси симметрии корпуса вихревой трубы 11. Устройство работает следующим образом. Гомогенизируемая жидкость через всасывающий коллектор 3 поступает в плунжерный блок 1. Сжатая насосом жидкость попадает в нагнетательный коллектор 4, а затем в гомогенизирующую головку 5. Подача продукта в гомогенизирующую головку осуществляется под давлением через струйные насосы 8, расположенные тангенциально по отношению к цилиндрической стенке камеры 11, благодаря чему создается свободный вихрь с зоной сверхнизкого давления в центральной его части. Центральный поток образует зону кавитации, где и осуществляется гомогенизация. При кавитации жидкость переходит в парообразное состояние, образуя пузырьки, разрушение которых является причиной раздробления жировых шариков. Струйные насосы 8 позволяют резко увеличить скорость на входе в вихревую камеру, в результате максимально снижается давление в центральной части вихря, где и осуществляется процесс гомогенизации. Выполнение направления навивки винтовых канавок выходного отверстие 9 относительно оси симметрии корпуса вихревой трубы противоположным направлению сужения расположенных тангенциально входных отверстий 8 относительно оси симметрии корпуса вихревой трубы 11 позволяет осуществить дополнительное вихревое воздействие на гомогенизируемую жидкость в противоположном предыдущему направлению, что повышает степень однородности и качества СОЖ. Центральная часть вихря примыкает к выходному отверстию, исключая выход недогомогенизированного продукта, за счет чего происходит увеличение производительности. В вихревой камере свободный вихрь расслаивается на два потока центральный , в кото 3 94122013.08.30 ром происходит гомогенизация, и пристенный , который отводится через кольцевую щель 10, за счет чего повышается качество гомогенизации. Оптимальный режим работы достигается регулировкой зазора в кольцевой щели 10 изменением натяжения пружины 16 с помощью прижимной гайки 17. Манометр 6 фиксирует оптимальное давление на входе в гомогенизирующую головку. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4