Гомогенизатор

 

Изобретение предназначено для получения коллойдно-монодисперсных систем в химической, нефтехимической, пищевой, микробиологической, фармацевтической, косметической и других отраслях промышленности. Гомогенизатор содержит приемную и сливную емкости, насос с приводом, соединительные трубопроводы и гомогенизирующую головку с вихревой камерой. Гомогенизирующая головка снабжена дросселирующим узлом, гидроакустическими соплами, резонансными камерами. Вихревая камера расположена соосно между гидроакустическими соплами, направленными во взаимно противоположные стороны. Дросселирующий узел снабжен конусом, выполненным с возможностью осевого перемещения. Эффект заключается в улучшении качества конечного продукта за счет интенсификации процесса воздействия гидроакустической энергии, разделения потока в вихревой камере и дополнительной обработке продукта в резонансных колерах, работающих в автоколебательном режиме и улучшающих амплитудно-частотную характеристику генерируемых волн. Кроме того, исключается кавитационный износ элементов гомогенизирующей головки. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к пищевой, микробиологической, химической, нефтехимической, фармацевтической, косметической и другим отраслям промышленности и может быть использовано для получения коллоидно-монодисперсных систем.

Аналогом изобретения является гомогенизатор для жидких продуктов, включающий приемную и сливную емкости, насос с приводом и гомогенизирующую (см. а.с. СССР N 793507, кл. A 01 J 11/16,; B 01 F 3/00, 1976).

Недостатком аналога является низкое качество гомогенизации жидких продуктов из-за отсутствия волнового воздействия на обрабатываемые продукты.

Наиболее близким по сущности и достигаемому результату к заявленному устройству является гомогенизатор для многокомпонентных жидких продуктов, включающий приемную и сливную емкости, насос с приводом и гомогенизирующую головку, состоящую из двух конических вихревых камер с падающими тангенциальными каналами и соплами, расположенными одно против другого. Между соплами вихревых камер выполнена кольцевая камера с тангенциальным выходным патрубком (а.с. СССР N 1839613, кл. B 01 F 3/00, 1990).

Недостатком прототипа является неудовлетворительное качество гомогенизации конечного продукта из-за слабого волнового воздействия на обрабатываемую среду и кавитационный износ внутренней поверхности вихревых камер.

Цель изобретения - повышение долговечности устройства и качество конечного продукта за счет интенсификации воздействия волновой энергии на обрабатываемую среду.

Поставленная цель достигается тем, что гомогенизатор, содержащий приемную и сливную емкости, насос с приводом, соединительные трубопроводы и гомогенизирующую головку с вихревой камерой, снабженной тангенциальным входным и центральным выходным каналами, гомогенизирующая головка снабжена дросселирующим узлом, гидроакустическими соплами, резонансными камерами, а вихревая камера расположена соосно между гидроакустическими соплами, направленными во взаимно противоположные стороны и сообщенными с резонансными камерами, причем торцевая поверхность гидроакустического сопла выполнена закругленной по радиусу.

Кроме того, дросселирующий узел снабжен конусом, выполненным с возможностью осевого перемещения.

В предложенном гомогенизаторе дросселирующий узел служит для регулирования давления в гомогенизирующей головке. От величины создаваемого противодавления зависят геометрические размеры ядра разрежения в кавитационной зоне и энергия схлопования кавитационных пузырьков. Кроме того, регулируя давлением, процесс гомогенизации можно вывести на резонансный режим работы, при котором будут минимальные энергозатраты.

Вихревые камеры при определенных соотношениях геометрических размеров являются мощными гидродинамическими излучателями волн с широким спектром частот. Снабжение вихревой камеры гидроакустическими соплами обусловлено тем, что при уменьшении диаметра канала на выходе из вихревой камеры увеличивается частота вращения жидкого продукта пропорционально соотношению диаметров вихревой камеры и гидроакустического сопла и соответственно увеличивается частота излучения гидроакустических волн. Гидроакустические сопла служат для формирования амплитудно-частотной характеристики генерируемых волн, которая зависит, в основном, от соотношения диаметра и длины выходного канала гидроакустического сопла.

Выполнение торцевой поверхности гидроакустического сопла закругленной по радиусу обусловлено необходимостью создания и увеличения разрежения путем резкого расширения вращательного потока на выходе из гидроакустического сопла, а разряжение способствует раннему возникновению кавитации.

Резонансные камеры служат для усиления амплитуды генерируемых гидроакустических волн в резонансном режиме.

Конус, расположенный в дросселирующем узле, служит для дросселирования проходного канала и регулирования давления в гомогенизирующей головке.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема гомогенизатора, на фиг. 2 изображен общий вид гомогенизирующей головки в разрезе, на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2.

Гомогенизатор включает (см. фиг. 1) приемную емкость 1, насос с приводом 2, гомогенизирующую головку 3, сливную емкость 4. Приемная емкость 1 соединена с приемным патрубком 5 насоса 2. Нагнетательная линия 6 насоса 2 соединена с входным патрубком гомогенизирующей головки 3. Выходной патрубок 7 соединен со сливной емкостью 4.

Гомогенизирующая головка 3 включает вихревую камеру 8 с тангенциальным входным каналом 9. Вихревая камера 8 расположена соосно между двумя гидроакустическими соплами 10. Торцевая поверхность 11 гидроакустических сопл выполнена закругленной по радиусу. Гидроакустические сопла 10 сообщаются с резонансными камерами 12. Выходные каналы 13 из резонансных камер сообщены с дросселирующим узлом 14. Дросселирующий узел 14 снабжен конусом 15, который выполнен с возможностью осевого перемещения при помощи винта 16.

Гомогенизатор работает следующим образом. Многокомпонентный жидкий продукт (далее - продукт) из приемной емкости 1 через приемный патрубок 5 насосом через нагревательную линию 6 подается в гомогенизирующую головку 3 (см. фиг. 1). Продукт через нагнетательный трубопровод 6 по тангенциальному каналу 9 поступает в вихревую камеру 8. В вихревой камере 8 жидкий продукт приобретает частоту вращения (в пределах 2103 ... 3103 с-1). При этом по оси вихревой камеры 8 образуется ядро разрежения, которое способствует возникновению гидроакустических волн. Далее, вращательно-волновой поток жидкого продукта разделяется на два потока и поступает в гидроакустическое сопло 10, где частота вращения продукта возрастает пропорционально соотношению диаметров вихревой камеры и гидроакустического сопла и доходит до 5103...6103 с-1. При этом в канале и на выходе из сопла 10 образуется кавитационное ядро и высокочастотные гидроакустические волны. На выходе из гидроакустического сопла 10 продукт направляется в радиально-тангенциальном направлении и поступает в резонансные камеры 12, как показано на фиг. 2. Из резонансных камер 12 продукт по каналам 13 поступает в дросселирующий узел 14, далее по патрубку 7 в сливную емкость 4.

В процессе прохождения продукта через гидроакустическое сопло генерируются высокочастотные гидроакустические волны с частотой до 2104 Гц. Создание противодавления в гомогенизирующей головке дросселирующим узлом способствует усилению энергии схлопования кавитационного ядра и увеличению амплитуды генерируемых волн. Это, в свою очередь, приводит к активации многофазного продукта, к возникновению различных нелинейных эффектов гидроакустической и гидродинамической кавитации и повышению степени гомогенизации обрабатываемого продукта.

Таким образом, использование гомогенизирующей головки с вихревой камерой, снабженной гидроакустическими соплами, резонансными камерами и дросселирующим узлом, позволяет повысить степень гомогенизации продукта и износостойкость гомогенизирующей головки.

Кроме того, гомогенизирующая головка имеет простую конструкцию по сравнению с существующими, технологична в изготовлении, обладает высокой надежностью и работоспособностью, малой энергоемкостью.

Формула изобретения

1. Гомогенизатор, содержащий приемную и сливную емкости, насос с приводом, соединительные трубопроводы и гомогенизирующую головку с вихревой камерой, снабженной тангенциальным входным и центральным выходным каналами, отличающийся тем, что гомогенизирующая головка снабжена дросселирующим узлом, гидроакустическими соплами, резонансными камерами, а вихревая камера расположена соосно между гидроакустическими соплами, направленными во взаимно противоположные стороны и сообщенными с резонансными камерами, причем торцевая поверхность гидроакустического сопла выполнена закругленной по радиусу.

2. Гомогенизатор по п. 1, отличающийся тем, что дросселирующий узел снабжен конусом, выполненным с возможностью осевого перемещения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для аэрации жидкости, в частности к пневматической аэрации, и может быть использовано для насыщения кислородом с целью очистки загрязненных природных водоемов, бытовых и сточных вод, аквариумов, а также в любых устройствах для перемешивания и насыщения жидкостей газами

Изобретение относится к области производства товарных нефтепродуктов в отраслях нефтепереработки и нефтехимии и может быть использовано в товарно-сырьевых производствах, на нефтебазах и танкерах-смесителях для смешения товарных мазутов (котельных и технологических топлив, судовых мазутов) на стационарных установках и передвижных смесительных модулях

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для получения устойчивой пены при производстве пенобетонных изделий

Изобретение относится к устройствам для получения пены и может быть использовано при глушении, промывке и освоении нефтяных и газовых скважин

Изобретение относится к области топливной энергетики и может быть использовано при создании топливных смесей для котлоагрегатов, печей, турбин и иных энергетических установок

Изобретение относится к оборудованию для приготовления кремнийорганических вазелинов, паст, уплотнительных и разделительных смазок и может быть использовано во всех отраслях производства, где требуется получение пастообразных композиционных материалов, высококонцентрированных эмульсий, суспензий, лаков, красок

Изобретение относится к области химического и строительного машиностроения и может быть использовано для получения дисперсного состава жидких растворов и смесей природных неметаллических материалов

Изобретение относится к усовершенствованию участка спускного устройства перегонной колонны

Изобретение относится к средствам обработки воды с окислением озоном содержащихся в ней загрязнений

Изобретение относится к нефтедобывающей и химической промышленности и может быть использовано для получения легких фракций из тяжелого углеводородного сырья

Изобретение относится к технике генерации пузырьковой кавитации и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности для диспергирования, эмульгирования, получения однородных смесей и т

Изобретение относится к диспергирующему оборудованию и может быть использовано для получения микрокапсул, содержащих гидрофобные жидкости с растворенными в них целевыми добавками, как например, цветообразующими компонентами, лекарственными препаратами и другими

Изобретение относится к технике производства эмульсий

Изобретение относится к оборудованию для смешивания жидкостей в поле ультразвуковых колебаний

Изобретение относится к технике подготовки водно-топливных эмульсий, испытания топливных систем и может быть использовано во многих отраслях промышленности, например, в нефтеперерабатывающей, автомобильной и др

Смеситель // 2088324

Изобретение относится к области переработки газового конденсата, нефти, высококипящих углеводородных фракций, каменноугольных смол

Изобретение относится к оборудованию для приготовления эмульсий

Изобретение относится к устройствам химической технологии, работающим в жидкой среде внутри емкостей химических реакторов и других технологических аппаратов с использованием акустических колебаний высокой интенсивности, может быть использовано в химической, нефтяной, пищевой, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности и предназначено для получения тонких эмульсий, суспензий, насыщенных растворов, гомогенных смесей

Гомогенизатор

Наверх