Гидродинамический эмульгатор Советский патент 1989 года по МПК B01F11/02 

СП

о

:й

со о

31507

Изобретение относится к акустической технике, в частности к устройствам, предназначенным для эмульгирования несмешивающихся жидкостей, го- могенизации, и может быть использовано, например, во с ютационном обогащении для эмульгирования флотационных реагентов, а также для приготовления тонкодисперсных эмульсий в других от- раслях промышленности.

Цель изобретения - повышение эффективности работы устройства.

На чертеже изображен гидродинамический эмульгатор, разрез, общий вид.

Гидродинамический э т льгaтop содержит корпус 1, штуцер 2 и сердечник 3 с осевым каналом 4. В корпусе 1 пьиюлнены полость - камера 5 высокого давления, выходное сопло 6.

Устройство снабжено рефлектором 7 в виде параболоида вращения, присоединенного вершиной к выходному соплу 6. Сердечник 3 имеет цилиндрическую полость - смесительную камеру 8 и тангенциальные каналы 9, соединяю-ч камеру 5 высокого давления со смесительной камерой 8.

Отношение площади сечения выходного сопла 6 к суммарной площади се чения тангенциальных каналов составляет 1,5-2. При этом смесительная камера выполнена цилиндрической с отношением высоты к диаметру 0,5-2. В осевой канал 4 вставлена воронка 10 для подачи эмульгируемой жидкости.

Гидродинамический эмульгатор работает следувощим образом.

По трубопроводу, соединенному со штуцером 2, вода под избыточным дав- лением подается в камеру 5 высокого давления, откуда она по тангенциальным каналам 9 поступает в смесительную камеру 8, где закручивается по цилиндрической поверхности с большой скоростью. Закручивание потоков вызывает центробежные силы, прижимающие жидкость к поверхности смесительной камеры. Вследствие этого струя на выходе из сопла 6 образует конус поток растекающегося с большой скоростью. Внутри этого конуса в силу действия центробежных сил и радиального растекания потока возникает относительное разрежение, которое распространи ется внутрь смесительной камеры, а следовательно, и внутрь осевого канала 4 сердечника 3. Величина этого рарежения зависит от отношения площади

,

25

10

15

20

35

4045Q-55з

30

сечения выходного coiina 6 к суммарной площади сечения всех тангенциальных каналов 9. Экспериментальным путем подобрано значение этого отношения в пределах 1 ,5-2 в зависимости от величины давления в камере высокого давления. Эти предельные значения обусловлены тем обстоятельством, что при разрежении, возникающем в канале, когда отношение сечений лежит в пределах этого интерв,-1ла, вся эмульгируемая жидкость, подаваемая от дозирующего питателя, равномерно поступает в смесительную камеру и упругость среды сохраняется. При ве;п1чине отно- ше ния сечений, меньшей 1,5, вода выбивается вверх по каналу 4. При значении отношения большем 2, разрежение возрастает и в канал 4 засасывается воз/1,ух, который, диспергируясь в эмульсии, смягчает ее упругость и ослабляет Э(1х1)ект воздействия акустических колебаний.

В осевой канал 4 сердечника 3 сверху подводится эмульгируемая жидкость (hfacjio, реагент) с помощью воронки 10 или по трубке, в которые она подается от дозирующего питателя (не показан). По каналу и пусто1ной полости внутри вращающейся первой жидкости (воды) эмульгируемая жих;кость (масло) поступает в область интенсивных завихрений потока, .где она измельчается и образуется эмульсия. Эффект эмульгирования усиливается акустическими колебаниями высоких частот (в основном ультразвуковых) и больших интенсивнос- тей, которые возникают за счет срывов потока на кромках входа и выхода сопла 6. Колебания распространяются по обьему жидкости в смесительной камере 8, выбранные размеры которой, т.е. отнопгение высоты к диаметру, лежащее в пределах 0,5-2, способствуют усилению интенсивности. Эти предельные значения обуслов.чены тем обстоятельством, что в этом интервале обеспечиваются оптимальные условия, соответствующие наиболее эффективной частоте излучения упругих колебаний и отдаваемой . При выходе за пределы этого интервала усиление интенсивности упругих колебаний наиболее эффективной частоты за счет резонансной характеристики значительно ослабевает, а вместе с этим ослабевает кавитащюнный эффект. СледоваБ15

тельно, эффективность эмульгирования уменьшается.

За выходом из сопла акустические волны, распространяясь, встречаются с поверхностью рефлектора 7 и, отражаясь, возвращаются в поток, выходящий из сопла 6. Это вызывает дополнительное усиление ультразвукового поля и обуславливает возникновение явления кавитации в потоке жидкости, что позволяет повысить эффективность процесса эм льгирования, В свою очередь кавитация усиливается появлением поверхностей раздела между водой и маслом, а также возникновением мельчайших частиц масла и газовых пузырьков-центров возникновения кавитации.

Кроме этого, с целью обеспечения наиболее эффективного использования акустического поля для эмульгирования несмешивающихся жидкостей, выходную часть эмульгатора-рефлектора 7 располагают в нолучаег-юй эмульсии или пульпе, в которую направляется сия.

в предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом упрощена конструкция, что позволило повысить надежность работы и значительно облегчить эксплуатацию. За счет более эффективного использования акустического поля предлагаемое устройство позволяет повысить эффективность эм льгирова- ния по сравнению с прототипом.

66

Испытания опытного образца устрой-- ства в промышленных условиях показали надежность и устойчивость его pa6oTiii. Эмульгированию бьит подвергнут реагент вспенив.атель - масло Т-80 с подачей эмз льсии в процесс флотащюиного обогащения рудных материалов. Расход масла при эмульгировании сократился на 30-50% по сравнению с расходом его неэмульгированного в одном и том же процессе.

Формула изобретения

15

1.Гидродинамический эмульгатор. содержащий камеру высокого давления,

в которой установлен сердечник, имеющий осевой и тангенциальные каналы,

и цилиндрическую смесительную камеру, выходное сопло, о i л и ч а ю щ и и - с я тем, что, с целью повышения эффективности в работе, он снабжен рефлектором, выполненным в виде параболоида вращения, присоединенным вершиной к выходному соплу смесительной камеры, при этом отношение площади сечения выходного сопла к суммарной площади сечения тангенциальных канаЛО13 составляет 1,5-2,0.

2.Эмульгатор по п.1, о т л и - чающийся тем, что отношение ВЕ)1соты смесительной камеры к ее диаметру составляет 0,5-2,0.

Изобретение относится к акустической технике и используется для эмульгирования несмешивающихся жидкостей. Изобретение позволяет повысить эффективность процесса эмульгирования. Гидродинамический эмульгатор содержит камеру высокого давления 5, окружающую сердечник 3 с осевым каналом 4 и тангенциальными каналами 9, смесительную камеру 8 в виде цилиндра и выходное сопло 6. К соплу 6 присоединен рефлектор 7, который концентрирует отраженные упругие волны в потоке образующейся эмульсии, что обуславливает возникновение кавитации в потоке жидкости. Отношение площади сечения выходного сопла 6 к суммарной площади сечения тангенциальных каналов 9 выбрано в пределах 1,5-2, а отношение высоты сместительной камеры 8 к ее диаметру - 0,5-2. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.