Способ эмульгирования веществ и устройство для его осуществления

 

Сущность изобретения: в предложенном изобретении осуществляется комплексное воздействие на смешиваемые компоненты высоковольтным электрическим разрядом (ВЭР), кавитационное воздействие во всех точках объема камеры и струйный эффект сверхвысокого давления. Вначале смешиваемые компоненты насыщаются газом или смесью газов, затем осуществляется ВЭР, при воздействии которой благодаря наличию сетки в камере возникает вдобавок струйный эффект и обогащение смеси газом. 2 с. и 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к аппаратам для получения эмульсии, суспензии и может быть применено для получения эмульсии в химической промышленности, при производстве фото, кино и магнитных лент, в технологии обработки кожи, при производстве лекарств, при переработке нефти и в других областях хозяйства.

Целью изобретения является повышение эффекта эмульгирования при удалении от места разряда, приблизится к одновременному воздействию ВЭР на компоненты во всех точках объема камеры, уменьшение времени выработки эмульсии, повышение ее устойчивости, увеличение объема одновременно получаемой эмульсии, уменьшение затрат энергии, уменьшения вязкости некоторых (например, масляных) эмульсий.

Цель достигается следующим образом.

На смешиваемые компоненты осуществляется комплексное воздействие ВЭР в камере особой формы позволяющей последовательно создавать сжатия и разряжении компонент, кавитационного воздействия во всех точках объема камеры и струйного эффекта сверхвысокого давления.

Вначале смешиваемые компоненты барботируются (насыщаются пузырьками) газом или смесью газов. Состав газов может быть различным в зависимости от требований к конечному продукту. Затем осуществляется ВЭР в нижней части камеры (в более плотной компоненте смеси). Камера выполнена в форме 2-х встречно направленных конусов, соединенных по большому диаметру основания. Волна от электровзрыва перемещается вначале в расширяющейся части конуса, разрежая составляющие и давая проникнуть составляющим одна в другую. Этому помогают одновременно схлопывающиеся во всем объеме камеры пузырьки барботирующего газа дальше взрывная волна перемещается во второй половине камеры, сжимая компоненты, взаимопроникающие одна в другую, и дробя их на более мелкие составляющие. При переходе через среднюю часть камеры взрывная волна наталкивается на дробящую компоненты сетку сопла (конические отверстия) у центра которой направлены вершиной вверх, а по краям вниз. При этом образуются струи нижней компоненты, и они под сверхвысоким давлением пронизывают составляющие находящиеся выше сетки. Под действием высокого давления вверху камеры струи верхней составляющей пронизывают нижнюю, проникая в нее и дробя, и дробятся сами. Именно струи у центра сетки пойдут вверх, т. к. до центра наименьшее расстояние от источника ВЭР, но до того, как повернуть вниз под действием суммарного давления и сжатии в вершине конуса камеры образуются струи во 2-й сетке, расположенной на границе жидкой и воздушной сред вверху. Вверх в воздушной подушке под действием сверхвысокого давления струи насыщаются газом и получается жидкостно-воздушная эмульсия, которая может содержать дисперсии нескольких видов жидкостей, например, водо-масляно-воздушная эмульсия, В данном случае воздух уменьшает вязкость водо-масляной эмульсии, что требуется для применения ее в форсунках.

Устройство (фиг. 1-3) состоит из камеры 1, имеющей отверстие 4 для введения компонент 2 и вывода эмульсии 3 и введения барботирующего газа.

Форма внутреннего объема камеры это два усеченных конуса, соединенных по периметру больших оснований. В нижней части камеры введены электроды 5, в районе средней части камеры (чаще ниже середины, ниже плоскости раздела 2-х компонент) расположена сетка 6, имеющая отверстия в виде усеченных направленных вершиной вверх у центра камеры и вниз на периферии. В нижней части камеры выполнено отверстие для ввода газа, пара или смеси газов. Такая же сетка 7 установлена на границе раздела жидкости и газа вверху камеры.

Пример работы устройства.

Камера выполнена объемом 12 литров. Установлена осью вертикально. Заполняется через отверстие 2 компонентами 50% маслом 50% воды, которые быстро расслаиваются воздушная подушка вверху камеры. Смешиваемые компоненты перед ВЭР принудительно насыщаются газом, паром или смесью газов через отверстия 4 внизу камеры. Осуществляется ВЭР при электрической емкости С=250 мкФ. Напряжение на электродах U=7 кВ. Расстояние между электродами 20 мм. Производится один ВЭР. Получена эмульсия высокодисперсная: в течение последних 6-ти месяцев не начавшая расслаиваться, с вязкостью достаточной для применения ее в форсунках.

Технико-экономические преимущества.

Получение высокодисперсной долгоживущей эмульсии требует малых затрат времени и энергии. Конструктивные изменения устройства недороги. Эмульсию можно получить в больших объемах (при большом удалении от центра ВЭР). Высокая эффективность насыщения эмульсии газом.

Формула изобретения

1. Способ эмульгирования веществ, включающий применение высоковольтного электроразряда в камере со смешиваемыми компонентами, при этом смешиваемые компоненты помещают в камеру переменного сечения с воздушной зоной и электроразряд осуществляют в нижней части камеры с возникновением в камере циркуляционных токов, при этом в осевой части поток направлен вверх, а у стенок камеры вниз, отличающийся тем, что используют камеру, верхняя часть которой выполнена уменьшающегося сечения, смешиваемые компоненты перед высоковольтным электроразрядом насыщают газом, паром или смесью газов и компоненты в процессе электроразряда подвергают струйной обработке с помощью сетки, которая размещена в объеме жидкости.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что воздушную зону в камере отделяют от жидкости при помощи второй сетки, после прохождения через которую струи смеси насыщаются газом или паром.

3. Устройство для эмульгирования веществ, содержащее смесительную камеру с патрубками, нижняя часть которой выполнена в виде обратного усеченного конуса, и электроды, размещенные в нижней части камеры, отличающееся тем, что верхняя часть камеры выполнена в виде прямого усеченного конуса, сопряженного с нижним конусом, и камера снабжена сеткой, расположенной в средней части камеры и имеющей конические отверстия, направленные вершиной вверх в центральной части сетки и вниз на ее периферии, при этом в нижней части камеры выполнено отверстие для ввода газа, пара или смеси газов.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительной сеткой, имеющей отверстия, выполненные аналогично отверстиям первой сетки, и размещенной на границе фаз газ жидкость.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3