Насосы-гомогенизаторы серии НГД (рис.1) предназначены для тонкого перемешивания и диспергирования эмульсий и суспензий с одновременным перекачиванием продукта в производствах бытовой, строительной, инженерной химии, косметических и фармацевтических средств, продуктов питания. При работе установки исходная смесь компонентов засасывается встроенным шнековым питанием и крыльчаткой ротора в рабочий объем гомогенизирующей головки и лопастями крыльчатки направляется на периферию вращающегося ротора (рис.2).
Рис.1
Рис.2
Последовательно проходя через пазы статорного диска и ротора исходная смесь подвергается необходимой обработке и отбрасывается в тангенциальный отвод обечайки. Для получения качественной продукции в каждом конкретном случае применения насосов-гомогенизаторов НГД необходимо учитывать специфические производственные, эксплуатационные и технологические факторы. Эти факторы будут определять выбор модификации и особенности применения насосов- гомогенизаторов. Накопленный многолетний опыт позволяет сформулировать ряд практических рекомендаций.
I. Производственные факторы: производительность, пожаровзрывобезопасность
Линейка насосов-гомогенизаторов серии НГД включает восемь основных модификаций с мощностью электродвигателя от 0,55 до 15,0 кВт. По производительности (подача по воде) эти установки перекрывают широкий диапазон от 0,8 до 26 куб. м/час(рис.3),
что определяет возможность их применения в установках разной производительности начиная с настольных лабораторных установок для отработки технологических процессов и до масштабных производств с выпуском готовой продукции в несколько десятков тонн за смену. При выборе модификации НГД необходимо учесть, что при обработке вязких смесей производительность насоса-гомогенизатора уменьшается.
В ряде случаев по условиям производства в состав обрабатываемой смеси входят легковоспламеняющиеся компоненты и рабочее помещение квалифицируется как взрывоопасное. При размещении в таком помещении насос-гомогенизатор оснащается электродвигателем во взрывозащищенном исполнении.
II. Эксплуатационные факторы: устройство выгрузки продукта, износостойкость,термостатирование, ремонтоспособость
Для расширения эксплуатационных возможностей на выходном патрубке насоса- гомогенизатора НГД может быть установлено специальное разгрузочное устройство УРГ-2, одной из функций которого является обеспечение режима выгрузки готового продукта без использования дополнительных насосов и оборудования.
Проточная часть всех насосов-гомогенизаторов НГД изготавливается из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т. Конструктивное же исполнение торцового уплотнения необходимо подбирать в зависимости от условий эксплуатации оборудования и химической активности компонентов обрабатываемой смеси. В насосах-гомогенизаторах стандартного исполнения устанавливается торцовое уплотнение с керамикой на основе карбида кремния и резиновыми элементами из маслобензостойкой, либо силиконовой резины. При работе с агрессивными средами в насосах-гомогенизаторах НГД устанавливается химостойкое торцовое уплотнениес элементами из силицированного графита, фторопласта Ф-4 и витона. Это уплотнение имеет также повышенную термоустойчивость и устойчивость при работе со средами, содержащимитвердые и абразивные частицы.
При необходимости термостатирования смеси в процессе гомогенизации (нагрев или охлаждение) гомогенизирующая головка изготавливается со специальной "рубашкой", которая обеспечивает возможность циркуляции в ней жидкого теплоносителя. Для обеспечения дополнительного удобства при сборке, наладке и обслуживании насосы- гомогенизаторы конструктивно выполнены с выносными опорами и размещены на общей раме с электродвигателем. Это позволяет, при необходимости, производить замену электродвигателя без привлечения квалифицированных специалистов-наладчиков.
III. Технологические факторы: схема — линейная/циклическая; регулировка процессагомогенизации - расход, скорость ротора, геометрия рабочих зазоров.
Для получения качественных эмульсий и суспензий с помощью роторно-пульсационных гомогенизаторов обычно требуется несколько циклов обработки исходной смеси. Циклическая технологическая схема реализована в установках приготовления эмульсий и суспензий серии УПЭС, выпускаемых предприятием ИТП "ПРОМБИОФИТ". Такая схема особенно актуальна для достижения гомогенности вязких многокомпонентных смесей. В отдельных, относительно редких, случаях при обработке жидких продуктов удается достичь удовлетворительного качества эмульсии за один проход смеси через гомогенизатор или при тандемном (последовательном) включении двух-трех насосов-гомогенизаторов.
При эксплуатации насосов-гомогенизаторов НГД имеется техническая возможность в определенной степени влиять на кавитационные процессы в рабочей зоне гомогенизирующей головки. Так, разгрузочное устройство УРГ-2 при работе в режиме регулировки интенсивности потока на выходном патрубке НГД позволяет изменять скорость прохождения обрабатываемой смеси через рабочие зазоры и, соответственно, степень дисперсности и устойчивость эмульсии. Так же на процесс обработки смеси влияет частота, с которой вращается ротор гомогенизатора. Для изменения этой частоты к сети питания НГД подключается дополнительное электронное устройство ПЧ-2 - преобразователь частоты вращения двигателя. Устройство ПЧ-2 применяют при отработке технологии производства, а также для контроля электрических параметров при критических режимах работы, например, при обработке особо вязких смесей.
Важнейшее значение для характеристик получаемого продукта имеет величина зазора между рабочими органами гомогенизатора - ротором и статором. В стандартном исполнении величина этого зазора составляет 0,5 мм. По специальному заказу может быть изготовлен насос-гомогенизатор с величиной зазора 0,25 мм. В особых случаях изготавливаются установки с гомогенизирующими головками типа "конус в конус", которые по конструкции и параметрам становятся аналогичными коллоидным мельницам. Насосы-гомогенизаторы НГД с такими головками позволяют проводить регулировку величины зазора ротор-статор в пределах 0,5 мм до минимально возможного.
Возможность подбора оптимальных режимов работы насосов-гомогенизаторов серии НГД определяет их востребованность не только в традиционных, но и в новых областях производства, например, в производстве эмульсий с нанокомпонентными элементами. Комплексная разработка в этом направлении специалистов ИТП "ПРОМБИОФИТ" "Мини- заводы для микро- и нанотехнологий" отмечена в 2011 году дипломом и золотой медалью Конкурсной комиссии Всероссийского выставочного центра.
