Ультразвуковое устройство для обработки суспензий и эмульсий
Патент 716576
Авторы
Ультразвуковое устройство для обработки суспензий и эмульсий
Иллюстрации
Реферат
".л - . „,. °а. . :ыА
v ° - с),ч фсli(H оп иолою
Союз Советских
Социалистических жулик »>716576
И 3ОБРЕТЕ Н ЙЯ
И АВТОРСКОМУ СВИДИВЛЬСТВМ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 01.03.78 (21) 2585474/23-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл 2
В 01 F 11/02
В 06 В 1/18
Гкударетееииый ирмитет
СССР ио делам изабретеиий и аткрытий
Опубликовано 25.02.80. Бюллетень № 7
Дата опубликования описания ß9,02.80 (53) УДК 66.063 (088.8) (72) Авторы изобретения
К. И. Жаворонок, Ю. В, Малахов, А. А. Байшулаков и М. Шаутенов (71) Заявитель Институт металлургии и обогащения Академии наук Казахской ССР (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЛСТВО
ДЛЯ ОБРАБОТКИ СУСПЕНЗИЙ И ЭМУЛЬСИИ
Изобретение относится к устройствам для получения высокодисперсных суспензий и эмульсий и может быть использовано в обогащении полезных ископаемых, в химической, пищевой промышленности, а также в других отраслях промышленности, где осуществляются гомогенизация и массообмен.
Известен ультразвуковой гидродинамический излучатель вихревого типа, включающий вихревую камеру, образованную корпусом входными тангенциальными и осевыми отверстиями и крышкой с выходным отверстием, в вихревой камере этого устройства, за счет взаимодействия вращающегося и осевого потоков жидкости возникают пульсации и акустические колебания, под действием которых осуществляется процесс диспергирования (1) .
Однако такой излучатель не обеспечивает тонкой дисперсности эмульсии вследствие того, что кавитация, являющаяся основным диспергирующим фактором при получении частиц малых (единиц микронов) размеров, в этом аппарате развита недостаточно.
Известен также ультразвуковой излучатель, содержащий корпус, эжектор, тангенциальный вкладыш с многозаходной ленточной резьбой, крышку корпуса с соплом и кольцевой магнит (2).
В этом излучателе степень дисперсности получаемого продукта несколько выше за счет дополнительной магнитной обработки в вихревой камере, однако она недостаточно высока.
Известно устройство для получения тонкодисперсных суспензий и эмульсий, которое содержит корпус с выходным штуцером, крышку с входным штуцером, вкладыш с многозаходной спиральной нарезкой и осевым отверстием, вихревую камеру с внутts ренней параболической поверхностью и концентратором на выходе из вихревой камеры (3) .
Недостатком этого устройства также яв;щ ляется незначительная интенсивность процесса диспергирования, что выражается в получении широкого спектра диспергированных частиц и наличии отдельных частиц крупных размеров (более 100 мк).
716576
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является ультразвуковой гидродинамический излучатель вихревого типа, который содержит корпус, вкладыш с многозаходной спиральной нарезкой и осевым отверстием, вихревую камеру, эжектор и патрубки входа и выхода компонентов (4) .
Однако и в этом аппарате не устранены принципиальные недостатки, характерные для всех известных устройств — низкая степень дисперсности и проскок через аппарат крунных (более 100 мк) частиц, имеющий место при работе с вязкими веществами. Это характеризует устройство как малоэффективное и неприемлемое для получения высокодисперсных эмульсий, в особенности, вязких трудноэмульгируемых веществ, и является следствием недостаточного развития кавитации в вихревых гидродинамических аппаратах, работающих обычно в производственных условиях при давлении
0,15 — 0,4 МПа.
Цель изобретения — интенсификация процесса обработки за счет дополнительной паровой кавитации.
Это достигается тем, что в устройстве, содержащем корпус, вкладыш с многозаходной спиральной нарезкой и осевым отверстием, вихревую камеру, эжектор и патрубки входа и выхода компонентов, вихревая камера снабжена патрубком для подачи перегретого пара и коаксиально установленным распределителем, выполненным в виде перфорированного стакана с отверстием в днище, соединенным с выходным патрубком, Струи жидкости, введенные под давлением 0,2 — 0,4 МПа в вихревую камеру через нарезку вкладыша тангенциально, закручиваются и образуют вихревой поток.
При взаимодействии этого потока с осевым потоком, входящим в вихревую камеру через центральное отверстие вкладыша, возникают сильная турбулизация жидкости и акустические колебания, в результате чего осуществляется грубое диспергирование труднорастворимых веществ.
Через распределитель, сообщающийся с патрубком подачи перегретого пара, в вихревую камеру поступают быстро конденсирующиеся пузырьки перегретого пара.
Обычно применяемые ультразвуковйе гидродинамические аппараты вихревого типа работают на частотах 5 — 20 кГц. Этим частотам соответствуют определенные размеры пузырьков, резонирующих и захлопывающихся под действием упругих колебаний среды. Размеры отверстий предлагаемого устройства,, работающего в спектре частот
5 — 20 кГц, выбраны в пределах 0,3 — 1 мм в соответствии с подачей в вихревую камеру именно таких пузырьков (размером равУстройство работает следующим образом, зц Эмульгирующая жидкость (вода в случае приготовления водных эмульсий) под давлением, создаваемым насосом, постуФормула изобретения
$$ зз
45 ным и меньше кавитационного). Это обеспечивает оптимальный режим работы предлагаемого устройства.
Таким образом, в объеме вихревой камеры, во-первых, возникает паровая кавитация, которая также способствует диспергированию труднорастворимого вещества, вовторых, под действием акустических колебаний захлопывание паровых пузырьков происходит более интенсивно вследствие суммарного действия сил конденсации и акустического сжатия.
Следовательно, в предлагаемом устройстве в вихревой камере достигается более развитый кавитационный режим, что интенсифицирует процесс эмульги ров ания и повышает степень дисперсности эмульсий.
На чертеже показано предлагаемое устройство.
Устройство состоит из корпуса 1.с входным патрубком 2, распределителя в виде перфорированного стакана 3 с отверстиями 4 в стенках и дне, вихревой камеры 5 с выходным патрубком 6, соединенным с отверстием в дне стакана, вкладыша ? с многозаходной спиральной нарезкой 8, эжектора 9, входящего в отверстие 10. Вихревая камера сообщена с патрубком подачи перегретого пара 11. пает в корпус 1 устройства и по многозаходной спиральной нарезке 8, а также через осевое отверстие 10 подается в вихревую камеру 5. Эмульгируемая жидкость подается через эжектор 9. Она может быть также подана в качестве компонента в смеси с эмульгирующей жидкостью через патрубок 2. В вихревой камере 5 при взаимодействии струй жидкости, введенных тангенциально, с осевым потоком возникают турбулизация и акустические колебания, способствующие процессу диспергирования. Через патрубок 11 и далее через отверстия 4 в вихревую камеру подается под давлением перегретый водяной пар в виде быстро конденсирующихся пузырьков, способствующих развитию в вихревой камере кавитации и усилению диспергирующего эффекта.
Ультразвуковое устройство для обработки суспензий и эмульсий, содержащее цилиндрический корпус, вкладыш с многозаходной спиральной нарезкой и осевым отверстием, вихревую камеру, эжектор и патрубки входа и выхода компонентов, отличаюи1ееся тем, что, с целью интенсификации процесса обработки за счет дополнитель1
" "716576
Ра1а
Составитель Н. Лебедева
Техред К. Шуфрич Корректор Н. Веселовская
Тираж 809 Подписное
ЦН И И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская иаб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул, Проектная, 4 !
Редактор Ф. Серебрянский
Заказ 9697/3
S ной паровой кавитации, вихревая камера снабжена патрубком для подачи перегретотого пара и коаксиально установленным распределителем, выполненным в виде перфорированного стакана с отверстием в днище, соединенным с выходным патрубком.
Источники информации, прйнятые во внимание при экснертизе
1. Авторское свидетельство СССР № 101980, кл. В 06 В 1/20, 1963.
2. Авторское свидетельство СССР № 243984, кл. В 06 В 1/20, 1967.
3. Авторское свидетельство СССР № 421349, кл. В 01 F 1 1/02, 1972.
4. «Применение ультразвука для интенсификации процессов эмульгирования». Сб. статей, 1971, с. 13(прототип).