Вихревой гидродинамический эмульгатор

 

Использование изобретения: в энергетике, химической, пищевой и фармацевтической промышленности для приготовления тонкодисперсных эмульсий в системах жидкость-жидкость и жидкость-газ. Сущность изобретения: вихревой гидродинамический эмульгатор содержит корпус с входными и выходными патрубками и с размещенным в нем завихрителем. Корпус выполнен в виде двух усеченных конусов с вершинами, направленными навстречу друг другу и соединенные цилиндрической частью. Профиль центрального канала имеет соответственно последовательное сужение, горловину и расширение. Перед сужающейся частью установлен завихритель с втулкой, имеющей центральный канал и оканчивающийся конусом, а за расширяющейся частью канала установлена перфорированная диафрагма. Перфорированная диафрагма снабжена радиальным каналом, оканчивающимся центрально расположенным отверстием, направленным навстречу завихрителю. Кроме того, завихритель и перфорированная диафрагма установлены с возможностью осевого перемещения. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к энергетике, химической, пищевой и фармацевтической промышленности, предназначено для приготовления (получения) тонкодисперсных эмульсий в системах жидкость-жидкость и жидкость-газ.

Известен гидродинамический излучатель для получения эмульсий, содержащий корпус, в котором концентрично расположены конусы с пазами для закрутки жидкости в противоположные стороны. Корпус снабжен крышкой с патрубком для подвода смешиваемых жидкостей и камерой стабилизации [1] а также гидродинамический смеситель, содержащий расположенное в корпусе с патрубками сопло, против которого с против которого с возможностью осевого перемещения установлен экран [2] Недостатком известных устройств является наличие полостей со слабопроточными зонами, в которых неизбежно возникает расслоение смешиваемых жидкостей и дополнительные потери давления.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является гидродинамический смеситель, содержащий сопло, расположенное в его корпусе и выполненное в форме диффузора с плавно расширяющимся профилем, обращенным к экрану, а также завихрители, установленные во входных патрубках [3] В смесителе не использованы такие гидродинамические эффекты, как кавитация и микропульсации, которые позволяют получать эмульсию высокого качества.

Задача изобретения повышение качества эмульсии по дисперсности и устойчивости к расслоению.

Задача решается за счет того, что корпус выполнен в виде двух усеченных конусов с вершинами, направленными навстречу друг другу и соединенных цилиндрической частью, причем центральный канал точно повторяет профиль корпуса. В одной расширяющейся части расположен узел повода первого компонента, состоящий из завихрителя и патрубка. В другой узел подвода третьего компонента, включающий перфорированную диафрагму, размещенную соосно завихрителю, и патрубок.

Таким образом, диспергируемый компонент последовательно пропускается через зону интенсивной кавитации и область максимальной амплитуды гидродинамических пульсаций.

На фиг. 1 схематически изображен продольный разрез эмульгатора жидкости; на фиг. 2 схема движения компонентов.

Эмульгатор содержит корпус 1, выполненный в виде двух усеченных корпусов, соединенных между собой цилиндрической частью. Перед сужающейся частью корпуса расположен узел подвода второго компонента, например, воды, состоящий из завихрителя 2 с втулкой, имеющей центральный канал и оканчивающейся конусом и патрубка 3. За расширяющейся частью центрального канала размещен узел подачи третьего компонента, например, воздуха, состоящий из перфорированной диафрагмы 4 и патрубка 5.

Эмульгатор жидкости работает следующим образом.

В центральный канал корпуса 1 подается топливо, проходя через завихритель 2, поток приобретает вращательно-поступательное движение, в результате которого давление за втулкой завихрителя в зоне А резко уменьшается и в этой полости развивается интенсивная кавитация. Использование конуса на втулке способствует усилению кавитационных эффектов и предотвращает образование застойных циркуляционных зон, в которых возможна коагуляция диспергированных частиц эмульсии.

Через центральное отверстие в завихрителе по трубке 3 подается диспергируемый компонент вода. В зоне кавитации под воздействием гидроударов происходит диспергирование воды. Поток полученной эмульсии вместе с топливом поступает в горловину и далее в расширяющуюся часть канала, где формируется пульсирующий вихревой жгут, максимальная амплитуда пульсаций которого достигается в зоне Б перед перфорированной диафрагмой 4. В этой области происходит дополнительное диспергирование капель воды и интенсивное их перемешивание с потоком топлива.

Пульсации прецессирующего вихревого жгута создают пульсирующее течение через каждое отверстие диафрагмы 4, что способствует дополнительной интенсификации процессов дробления и перемешивания.

При необходимости введения в состав эмульсии третьего компонента, например, воздуха, его подача осуществляется по патрубку 5, проходящему до центра диафрагмы 4, причем выходное отверстие канала 5 направлено в сторону завихрителя.

Установка в корпусе диафрагмы и завихрителя с возможностью осевого перемещения позволяет изменять работу эмульгатора. От изменения размеров зон А и Б зависит интенсивность кавитации и амплитуда пульсаций вихревого жгута.

Таким образом, используя вихревой гидродинамический эмульгатор жидкости, можно получать устойчивую к расслоению мелкодисперсную эмульсию высокого качества, состоящую из нескольких компонентов.

Формула изобретения

1. Вихревой гидродинамический эмульгатор, содержащий корпус с входными и выходными патрубками и с размещенным в нем завихрителем, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде двух усеченных конусов с вершинами, направленными навстречу друг другу, соединенных цилиндрической частью, профиль центрального канала имеет соответственно последовательное сужение, горловину и расширение, перед сужающейся частью установлен завихритель с втулкой, имеющей центральный канал и оканчивающейся конусом, а за расширяющейся частью канала установлена перфорированная диафрагма.

2. Эмульгатор по п.1, отличающийся тем, что перфорированная диафрагма снабжена радиальным каналом, оканчивающимся центрально расположенным отверстием, направленным навстречу завихрителю.

3. Эмульгатор по п.1, отличающийся тем, что завихритель и перфорированная диафрагма установлены с возможностью осевого перемещения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2