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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Herstellen von hochdispersen Emulsionen aus Ölen und Wasser durch Ausspritzen
des Öles oder der Öle unter einem Druck von über 50 atü aus einer Düse in das Wasser.
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Zur Herstellung einer Emulsion wird bei einem bekauntenVerfahren
(deutscheAuslegeschrift 1204 624) die zu emulgierende Zumischtlüssigkeit intermittierend
unter hohem Druck in eine strömende Hauptflüssigkeit in Nebelform zugeführt. Zur
Erzielung einer homogenen Verteilung der Zumischflüssigkeit in der Hauptfiüssigkeit
muß die Mischung jedoch noch über eine turbulente Ausgleichsstrecke geführt werden.
Der Nachteil einer derartigen turbulenten Ausgleichsstrecke zur nachträglichen Erzielung
einer gleichmäßigen dispersen Verteilung besteht darin, daß die dispergierten Teilchen
durch Reibung oder gegenseitiges Aufprallen bei dieser Behandlungsart zu größeren
Teilchen zusammenwachsen können.
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Weiterhin ist ein Verfahren bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 203
233), bei dem aufeinanderfolgende Ausspritzungen von Ö1 in eine entsprechende Menge
Wasser vorgenommenen werden. Hierbei ist es - insbesondere bei kontinuierlichem
Betrieb -außerordentlich schwierig, genau die richtige Dosierung der Menge Ö1 im
Verhältnis zu der Menge Wasser zu erreichen. Außerdem ist es ein Nachteil des bekannten
Verfahrens, daß bei einer nachfolgenden Ausspritzung von Öl in die entstehende Emulsion
bereits vorhandene Öltröpfchen von neu hinzukommenden Öltröpfchen getroffen werden
können und dadurch die Entstehung übergroßer Öltröpfchen begünstigt werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine genaue Dosierung zu
ermöglichen, und die Bildung übergroßer Öltröpfchen zu vermeiden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in eine vorbestimmte
sich in einem Druckgefäß von veränderlichem Volumen befindende Wassermenge die für
eine Überführung dieser Wassermenge in eine Emulsion bestimmter Zusammensetzung
erforderliche Ölmenge schlagartig mit einem Male in die abgesonderte Wassermenge
unter einem Druck von über 300 atü eingespritzt wird.
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Hierdurch wird die bei Verfahren mit kontinuierlich bewegtem Wasser
bestehende Gefahr vermieden, daß die gebildeten Öltröpfchen durch Reibung an der
Gefäßwand, in Pumpen oder Rohrleitungen agglomeriert werden, so daß sich eine Verschlechterung
des Dispergierungsgrades ergibt.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Vorrichtung,
bestehend aus einem Flüssigkeitsgefäß und einer mit einer Hochdruckpumpe verbundenen
ÖIspntzdüse, erforderlich. Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung. der
Erfindung ist das Flüssigkeitsgefäß als Druckgefäß mit einem von Null bis auf auf
das dem gewünschten Flüssigkeitsvolumen elastisch veränderbaren Füllraum ausgebildet,
wobei an dem Druckgefäß Zu und Ableitungen mit steuerbaren Ventilen angebracht sind.
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Bei der erfindungsgemäßen Verwendung dieser Vorrichtung wird eine
vorbestimmte Menge Wasser jeweils unter Vergrößerung des Füllraumes des Druckgefäßes
von Null auf ein der vorbestimmten Wassermenge entsprechendes Volumen in das Druckgefäß
eingeführt, danach wird in das im Druckgefäß eingeschlossene Wasser die entsprechende
Menge Ö1 gespritzt und anschließend wird die fertige
Emulsion unter Verkleinerung
des Füllraumvolumens auf Null wieder aus dem Druckgefäß angeführt.
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Mit dieser Vorrichtung kann das erfindungsgemäße Verfahren in besonders
vorteilhafter Weise derart durchgeführt werden, daß das unter Druck in das Druckgefäß
eingeführte Wasser den veränderbaren Füllraum des Druckgefäßes elastisch von Null
bis auf das der Menge Wasser entsprechende Volumen vergrößert und daß die Emulsion
durch den sich unter Freiwerden der elastisch gespeicherten Energie wieder auf Null
verkleinernden Füllraum abgeführt wird. Hierbei kann das einem elastisch veränderbaren
Füllraum aufweisende Druckgefäß zylinderförmig ausgebildet und mit einem darin gegen
die Kraft einer Feder längsverschiebbaren Kolben versehen sein.
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Bei unter Druck in das Druckgefäß eingeführtem Wasser wird dann zur
Vergrößerung des Füllraumvolumens der Kolben gegen die auf den Kolben wirkende Federkraft
verschoben. Das Abführen der Emulsion aus dem Druckgefäß erfolgt sodann durch den
unter der Federwirkung stehenden Kolben.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der längsverschiebbare
Kolben mit einer aus dem Druckgefäß herausgeführten Kolbenstange versehen, an der
ein mit ortsfesten Kontakten zusammenwirkender Kontaktgeber für die Steuerung der
in der Zur und Ableitung des Druckgefäßes befindlichen Ventile und eines die Einspritzung
des Öles durch die Ölspritzdüse in das Wasser regelnden Schaltwerks angebracht ist.
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Bei einer vorteilhaften Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist zwischen die Ölspritzdüse und die Hochdruckpumpe für das einzuspritzende
Öl ein Hochdruckspeichergefäß eingeschaltet.
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Aus dem Hochdruckspeichergefäß kann die zur schlagartigen Einspritzung
erforderliche Menge Öl durch zeitgesteuertes Spritzen durch die Einspritzdüse in
das mit Wasser gefüllte Druckgefäß eingeführt werden. Durch das Hochdruckspeichergerät
wird dabei bewirkt, daß der eingestellte Druck während der gesamten Dauer jeweils
einer Einspritzung von Öl praktisch unverändert aufrechterhalten bleibt und damit
bei gegebenem Durchmesser der Düse in der eingestellten Zeit jeweils die gleiche
Menge Öl eingespritzt wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß
en Vorrichtung zur Ausübung desVerfahrens nach der Erfindung schematisch dargestellt.
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Durch ein Ventil 1 wird Wasser in ein Druckgefäß 2 eingeführt. In
dem Druckgefäß 2 ist ein Kolben 4 gegen den Druck einer Druckfeder 11 bewegbar An
einer Kolbenstange des Kolbens 4 befindet sich eine Kontaktfahne 3, die in der oberen
Endlage des Kolbens 4 mit einem Gegenkontakt 12 und in der unteren Endlage des Kolbens
4 mit einem Gegenkonakt 8 zusammenwirkt. Der Gegenkontakt kann dabei so verstellt
werden, daß sich jeweils das gewünschte Volumen in dem Druckgefäß 2 ergibt. Für
das Abführen der Emulsion aus dem Druckgefäß 2 ist ein Ventil 10 vorgesehen.
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Eine Hochdruckpumpe 5 beaufschlagt ein Hochdruck-Speichergefäß 6,
aus dem das Öl über ein Zeitschaltwerk 9 einer Ölspritzdüse 7 am Druckgefäß 2 zugeführt
wird.
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Der in rascher Folge wiederholbare Vorgang des Herstellens der Emulsion
beginnt mit dem Öffnen des Ventils 1, worauf der Kolben 4 durch den Druck
des
einströmenden Wassers gegen die Wirkung der Druckfeder 11 zurückgedrückt wird, bis
die Kontaktfahne 3 mit dem Gegenkontakt 8 in Berührung kommt. Danach schließt das
Ventil 1, und das Zeitschaltwerk9 bewirkt das Einspritzen der Menge Öl durch die
Ölspritzdüse 7 in das mit Wasser gefüllte Druckgefäß 2. Nach Beendigung dieses Vorganges
öffnet sich das Ventil 10, worauf der Kolben 4 die in dem Druckgefäß 2 gebildete
Emulsion abführt, bis die Kontaktfahne 8 den Gegenkontakt 12 berührt.
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Danach beginnt der Vorgang wieder mit dem Öffnen des Ventils 1. Die
Hochdruckpumpe 5 kann ständig laufen, wenn eine entsprechende Druckbegrenzung vorgesehen
ist.
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Bei rascher Wiederholung des beschriebenen Vorgangs des Herstellens
der Emulsion ergibt sich ein quasi kontinuierlicher Vorgang. Erforderlichenfalls
können mehrere Vorrichtungen der beschriebenen Art nebeneinander vorgesehen und
mit zeitlicher Versetzung betrieben werden.
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Die Dispergierung der erzeugten Emulsion kann bei dem Verfahren nach
der Erfindung auch noch durch Verringerung der Viskosität des Öles oder der Öle
erleichert oder verbessert werden. Zu diesem Zweck ist es möglich, das Öl oder die
Öle vor dem Ausspritzen zu erwärmen. Die Anwendung von Emulgatoren ist bei dem Verfahren
nach der Erfindung zwar nicht ausgeschlossen, in der Regel jedoch nicht erforderlich
und daher zu vermeiden.
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Im Sinne der Erfindung sind als Emulsionen aus Wasser und Öl auch
Emulsionen aus anderen nicht ineinander löslichen Flüssigkeiten zu verstehen, auf
deren Herstellung das Verfahren nach der Erfindung ebenfalls anwendbar ist.