Способ приготовления жидких неоднородных сред и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к способам и устройствам приготовления жидких неоднородных сред и позволяет повысить производительность и качество готового продукта. Способ включает обработку слоя среды, прилегающего к ее поверхности, ультразвуковыми колебаниями и вакуумирование среды. В устройстве излучатель размещен в слое, прилегающем к поверхности обрабатываемой среды. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (1В (И) (Si)5 .В 01 Р 11/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4322956/31-26 (22) 02.1 1.87 (46) 07.12i90. Бюл. № 45 (71) Специальное конструкторское бюро научного приборостроения Уральского отделения АН СССР и Институт электрохимии Уральского отделения .АН СССР (72) Р,П.Почтарев, В.А.Байнов, А.Д.Неуймин и В.А.Аржанников (53) 66.063(088,8) (56) Агранат Б.А. и др. Ультразвук в порошковой металлургии. — M.: Металлургия, 1986, с.126.

Изобретение относится к области приготовления жидких неопноролных масс, в частности иликерных масс.

Цель изобретения — говышение производительности и качества продукта.

На фиг.l изображено устройство, реализующее способ приготовления жидких неоднородных сред, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.l.

Устройство для приготовления жидких неоднородных сред состоит из цилиндрического корпуса 1 с рубашкой для обогрева (не показана), мешалки

2, вращающейся на вертикальном валу

3 посредством привода 4. Корпус 1 имеет вакуумный штуцер 5. Снаружи корпуса размещен источник 6 ультразвука с концентратором, соединенный посредством волновода 7 с излучателем 8 колебаний в виде плоской пластины, размещенйой в слое, прилегаю2 (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЖИДКИХ НЕОДНОРОДНЬ1Х СРЕД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к способам и устройствам приготовления жидких неоднородных сред и позволяет повысить производительность и качество готового продукта. Способ включает обработку слоя среды, прилегающего к ее поверхности, ультразвуковыми колебаниями и вакуумирование среды.

В устройстве излучатель размещен в слое, прилегающем к поверхности обрабатываемой среды. 2 с. и 3 з.п. ф-mt, 1 табл., 3 ил. щем к поверхности обрабатываемой среды на расстоянии от нее, равном

L = (0,075 Я вЂ” 0,42 А) + п где А — длина волны ультразвуковых колебаний, мм;

n-=0, 1, 2, Зили 4.

Излучатель установлен с возможностью поворота вокруг своей горизонтальной оси, проходящей через стенку корпуса.

Корпус 1 имеет загрузочное устройство 9 и сливной клапан 10.

Способ приготовления жидких неоднородных сред осуществляют следующим образом.

В корпус 1 через загрузочное устройство 9 загружают пластификатор и.порошок в необходимой пропорции дпя приготовления шликера. Затем включают привод 4 мешалки 2 и производят перемешивание массы. Одновремен1611432

«по с включением привода мешалки вклю- ., ««ают,-.источник 6 ультразвука и вакуу»

Мйруют внутреннюю полость корпуса че-. рез штуцер 5 посредством вакуумного

9асоса (не показан).

Во время перемешивания порошка ф: ««ластификатором частицы массы совершают сложное движение — вращательное, радиальное и в вертикальной 10 йлоскости. При перемещении масса обтекает излучатель с двух сторон, С нижней стороны ппастины производится

1олько диспергирование. С верхней тороны в слое толщиной L происхо- 15 т диспергирование и вакуумирование

««ассы.

Глубина погружения плоской пласти1ты излучателя 8 определяе-ся длиной олны ультразвуковых колебаний, кото- 20 ая в свою очередь выбирается в зави «имости от реологических характеристик приготовляемой массы (в частности, вязкости).

Максимальные напряжения сдвига в 25 озвучиваемой массе„ обеспечивающие

-.„ -интенсивную ее проработку, возника«от в зонах кавитации, расстояния между которыми равны половины длины волны (Я/2) колебания. При использовании 30 в качестве источников колебаний генераторов типа МПС-15А-18 с частотами !

8-20 кГц первая зона кавитации находится на расстоянии примерно 3-4 мм от поверхности излучателя. Размещение 35 этой зоны на границе раздела приготовляемой массы с вакуумируемь«м пространством обеспечивает возможность максимального удаления газовых включений. 40

При этом на поверхности, находящейся на излучателе массы, создается как бы "кипящий слой". Кавитационные зоны повторяются с интервалом Я /2, однако по мере удаления от излучателя интенсивность колебаний в массе уменьшается. Поэтому максимальное диспергирование происходит в первой зоне кавитации на расстоянии ф/4 от излучателя, Вакуумирование массы наиболее эффективно происходит в ее поверхностном слое.

Совмещение первой наиболее эффективной эоны кавитации с вакуумируемым поверхностным слоем обеспечивается при погружении излучателя на глубину L = Я /4 . Эффек тивн ая ширин а з оны кавитации равна 0,37, «по уровню

0,7 максимальной мощности облучения.

Следовательно, излучатель может находиться на расстоянии от поверхности массы (первый интервал, n = О)

L=03 — --17"-- =0075«4 4 *

- 0,429 .

При этом обеспечивается максимальная эффективность процесса одно- временного диснергирования и вакуумирования приготовляемой массы. При других интервалах глубин погружения излучателя 8, расстояние между которыми равно Я/2, процесс одновременного диспергирования и вакуумирования на поверхности массы имеет место, Но с меньшей эффективностью вследствие затухания колебаний.

В таблице приведены расчетные данные толщины слоя массы над излучателем для различных вариантов осуществления предлагаемого способа (расчеты приведены для жидкой среды типа глицерина).

Использование кавитацнонных зон ««ри значениях п 5 пе обеспечивает эффективности процесса р. вязких.жид-. костях, так как вследствие затихания ,колебаний при увеличении расстояния от излучателя мощность колебаний

«з этих зонах составляет менее 1О от максимальной.

Обеспечение поворота излучателя

8 вокруг его горизонтальной оси дает возможность изменять толщину обрабатываемого на пластине слоя массы с целью оптимизации процесса для сред с различ««ой степенью вязкости. В корпусе 1 устройства может быть размещено несколько излучателей 8, При использовании изобретения обеспечивается диспергирование и вакуумирование массы в тонком слое, что повьппает качество продукта и производительность его получения.

Формула изобретения

1.Способ приготовления жидких

«еоднородных сред, преимущественно шликерных масс, включающий обработку среды ультразвуковыми колебаниями и ее вакуумирование, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повьппе«жя производительности и качества готового продукта, обработке ультразвуко.- подвергают слой среды, прилега«ощ««й к ее поверхности.

Частота 20 кГц

Q 10 мм

Значения и (для первых пяти интер валов) Частота 40 кГц

Я=5мм

Толщина слоя массы, мм т .0 42Я 0 075Я 0

075Я,42

0,75

5,75

l 0, 75

15,75

20, 75

4,2

9,2

14,2

19,2

24,2

0,375 2,1

2,875 4,б

5,375 7,1

7,875 9,6

l0,375 12,!

5 161143

2.Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что толщину обрабатываемого слоя среды выбирают из условия

5 (0,075 Я вЂ” 0,42 9 ) + и

% где L — - толщина слоя среды, мм; ф - длина волны ультразвуковых колебаний, мм; 10 и О, 1, 2, 3 или 4.

З.Устройство для приготовления жидких неоднородных сред, преимущественно шликерных масс> содержащее корпус с мешалкой, вращающейся вокруг 15 вертикальной оси, и вакуумным штуцером, размещенный снаружи корпуса источник ультразвука с концентратором и излучатель колебаний в виде пластины, контактирующей с обрабатываемой средой, отличающееся

2 ° - . 6 тем, что, с целью повышения производительности и качества готового про-: дукта, излучатель размещен в слое, прилегающем к поверхности обрабатываемой среды,.

4.Устройство по п.З, о т л ич а ю щ е е с я тем, что излучатель размещен на расстоянии от поверхности среды, равном

L = (0,075 ф- 0,42ф + n A где L - расстояние от поверхности среды до поверхности излучателя, мм.

5.Устройство по пп.3 и 4, о т л ич а ю щ e e с я тем, что излучатель установлен возможностью поворота вокруг своей горизонтальной оси, проходящей через стенку корпуса.

1611432

Редактор С.Пекарь

Подписное

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101

Заказ 3788

ВНИИПИ Государственного

113035, Составитель Н. Федорова

ТехредЛ.Сердюкова Корректор Л.Патай

Тираж 510 комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5