DE4325541A1 - Emulgiervorrichtung und Düse für Feststoff-Flüssigkeit-Mehrphasenfluß - Google Patents
Emulgiervorrichtung und Düse für Feststoff-Flüssigkeit-MehrphasenflußInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Emulgiervor
richtung für einen Feststoff-Flüssigkeit-Mehrphasenfluß, wo
bei nichtmischbare Substanzen, wie beispielsweise Wasser und
Öl oder feine Teilchen in einer Flüssigkeit dispergiert wer
den, sowie eine Düse für den Feststoff-Flüssigkeit-Mehrpha
senfluß.
Emulgiervorrichtungen finden eine breite Anwendung zum
Dispergieren und Homogenisieren von Rohmaterialflüssigkeit
und Teilchen bei der Herstellung von Farben, Pigmenten,
Tinte, Arzneimitteln, lichtempfindlichen Materialien, magne
tischen Aufzeichnungsträgern usw.
Es sind verschiedenartige Emulgiervorrichtungen be
kannt. Um Produkte mit einem höheren Emulgierungs- bzw. Di
spersionsgrad zu erhalten, werden beispielsweise Sandmühlen,
hochfeste Scherungs-Dispergiervorrichtungen, Kolloidmühlen,
Ultraschall-Dispergiervorrichtungen usw. verwendet.
Beim Emulgieren durch diese Vorrichtungen ist es jedoch
schwierig, emulgierte Produkte mit ultrafeinen Teilchen oder
emulgierte Produkte mit wenig zusammenklebenden Teilchen zu
erhalten. Um dieses Problem zu lösen, wurden verschiedenar
tige Vorrichtungen vorgeschlagen, bei denen Fluida durch
gegenseitige Kollisionen emulgiert werden. In der JP-A-61-238 330
wird eine Emulgiervorrichtung beschrieben, bei der
zwei Zuflußkanäle und ein Auslaßkanal vorgesehen sind, die
unter Verwendung von Rohren gebildet werden, wobei die
Fluida mit hoher Geschwindigkeit von den beiden Zuflußkanä
len eingeleitet werden und miteinander kollidieren, wobei
jedoch durch eine aus Rohren gebildete Vorrichtung kein
hochdispergiertes Fluid erhalten werden kann.
In der US-A-45 33 254 wird eine Emulgiervorrichtung vor
geschlagen, bei der, wie in Fig. 8 dargestellt, nutenförmige
Kanäle 81 und 82 ausgebildet sind und ein Abstandstück 83
angeordnet ist, um ein gegenüberliegendes Element 84 beab
standet zu halten und eine Öffnung 85 zu bilden. Die durch
den nutenförmigen Kanal eingeleiteten Fluida kollidieren
miteinander.
In der US-PA-919 859 wird, wie in Fig. 9(A) dargestellt,
eine Emulgiervorrichtung (B) beschrieben, bei der ein zu
flußseitiges Plattenelement 93 mit Einlaßkanälen 91 und 92,
ein auslaßseitiges Plattenelement 95 mit einer nutenförmigen
Durchgangsöffnung 94 und ein dazwischen angeordnetes Plat
tenelement 97 mit einem gekreuzten Kanal 96 geschichtet an
geordnet sind. Die zu emulgierenden Fluida werden unter
Hochdruck durch die Einlaßkanäle im einlaßseitigen Plat
tenelement eingeleitet, wobei, nachdem die Strömungsrichtung
um einen rechten Winkel gedreht wurde, die Fluida in einem
zwischen einer Nut und dem Plattenelement ausgebildeten Ka
nal miteinander kollidieren, und wobei die Fluida anschlie
ßend vom Kreuzungspunkt der Nuten in einen aus Nuten gebil
deten Kanal auf dem gegenüberliegenden Plattenelement gelei
tet werden.
Bei diesen Vorrichtungen kann eine besser emulgierte
Flüssigkeit erhalten werden als bei herkömmlichen Vorrich
tungen. Obwohl in der Praxis versuchsweise verwendet, erge
ben sich Probleme in der Haltbarkeit des Plattenelements und
es ist schwierig, eine große Vorrichtung aufzubauen.
In den in Fig. 8 und Fig. 9 dargestellten Emulgiervor
richtungen wird die Emulgierung durch Verändern der Strö
mungskanäle der zu emulgierenden Fluida durchgeführt, wobei
die Fluida ihre Strömungsrichtungen ändern und wiederholt
mit der Wand des Kanals kollidieren, bevor die Fluida durch
die Stoßenergie emulgiert und dispergiert werden. Während
einer solchen Kollision wird Energie frei, wobei an den
Stellen, an denen die Fluida der Plattenelemente ihre Rich
tungen ändern, wie bei einem Schneidvorgang, eine große
Kraft auf die Wandoberfläche ausgeübt wird.
Daher wird das Plattenelement aus einem superharten Ma
terial mit hoher Härte hergestellt, um eine Beschädigung
aufgrund des unter Höchstdruck stehenden Fluids zu verhin
dern. Selbst durch superhartes Material kann der durch eine
Langzeitverwendung verursachte Verschleiß jedoch nicht ver
hindert werden, so daß eine Beschädigung unvermeidbar ist,
wodurch wesentliche Probleme in der Haltbarkeit der Vorrich
tung entstehen.
Bei der vorstehend beschriebenen Emulgier- und Disper
giervorrichtung oder bei einem Herstellungsverfahren unter
Verwendung eines Schleifwasserstrahls, der aus schleifmit
telhaltigem superhartem Material in einem Hochdruckstrahl
gebildet wird, wird eine Düse verwendet, um einen Feststoff-
Flüssigkeit-Mehrphasenfluß bei einer hohen Geschwindigkeit
einzuspritzen.
Fig. 10 zeigt ein Beispiel einer Düse für den Schleif
wasserstrahl. In einer Mischkammer 15 wird über eine Wasser
düse 16 Hochdruckwasser eingeleitet. Von einem Einlaßkanal
17 für das Schleifmaterial wird durch in der Mischkammer
erzeugten Unterdruck Schleifmaterial 18 angesaugt und durch
eine Düse 19 zusammen mit dem Hochdruckwasser eingespritzt,
wodurch ein Werkstück abgetrennt oder geschliffen werden
kann. Selbst wenn die Düse aus einem Material mit hoher
Härte hergestellt wird, verschleißt sie und wird übermäßig
beschädigt, wenn ein mit Schleifmaterial gemischter Hoch
druckfluß hindurchströmt, weshalb die Düse regelmäßig ausge
tauscht werden muß.
Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Emulgieren
und Dispergieren eines Feststoff-Flüssigkeit-Mehrphasenflus
ses wird ein dünnes Plattenelement mit einer Durchgangsöff
nung mit einem kleineren Durchmesser als derjenige eines in
einem Hochdruckbehälter angeordneten Fluidkanals im Hoch
druckbehälter angeordnet, wobei ein senkrecht zur Durch
gangsöffnung ausgerichteter Auslaßkanal mit einer Seite des
Plattenelements in der Mitte der Durchgangsöffnung des Plattenelements
verbunden ist, und wobei die von entgegenge
setzten Richtungen der Durchgangsöffnung einer Emulgierein
heit zugeführten Fluida miteinander kollidieren und in der
Mitte des Plattenelements emulgiert werden.
Das Plattenelement zum Emulgieren und Dispergieren kann
einstückig geformt sein, oder es kann eine von der Durch
gangsöffnung in der Mitte zweier Plattenelemente sich zur
Seite jedes Plattenelements erstreckende Nut auf der Ober
fläche der Plattenelemente ausgebildet werden, wobei sich
die Nuten zweier Plattenelemente überlappen können, um einen
von der Durchgangsöffnung abgehenden Auslaßkanal zu bilden.
Die Emulgier- und Dispergiereinheit kann durch Überlappen
der beiden Plattenelemente gebildet werden. Dadurch können
auf jedem Element der Emulgiereinheit leicht eine Durch
gangsöffnung oder Nuten hergestellt werden, wodurch die Her
stellung der Vorrichtung erleichtert wird.
Der Durchmesser des Abschnitts, in dem die Fluida bei
einer hohen Geschwindigkeit kollidieren, wird kleiner ausge
bildet als der Durchmesser des Kanals, in dem die Fluida un
ter Hochdruck strömen, wobei der Abschnitt, in dem die
Fluida bei einer hohen Geschwindigkeit fließen, geradlinig
ausgebildet und die Länge des Abschnitts, in dem der Druck
geändert wird, um die Strömungsgeschwindigkeit zu ändern,
kürzer ausgebildet ist. Daher kann der Energieverlust bei
der Kollision der Fluida mit der Behälterwand minimiert und
außerdem die Haltbarkeit der Elemente, bei denen das Emul
gieren und Dispergieren durchgeführt wird, erhöht werden.
In der Düse für den Feststoff-Flüssigkeit-Mehrphasen
fluß in der Emulgiervorrichtung für den Hochgeschwindigkeit-
Feststoff-Flüssigkeit-Mehrphasenfluß oder für einen Schleif
wasserstrahl usw. ist eine Öffnung ausgebildet, wobei die
durch einen Schnitt durch eine senkrecht zur Mittelachse der
Düse stehende Ebene gebildete Querschnittfläche der Öffnung
von der Einlaßöffnung zur Auslaßöffnung der Düse hin allmäh
lich kleiner wird, wodurch ein Bereich gebildet wird, in dem
zwischen einem Abschnitt mit minimalem Öffnungsdurchmesser
und der Auslaßöffnung keine Teilchen vorhanden sind.
Im einzelnen weist eine herkömmliche Düse, wie in Fig.
7 dargestellt, einen Kanal mit konstanter Querschnittfläche
auf. Bei einer derartigen Düse verschleißt die Innenfläche
der Düse durch Schleifmaterial eher. Bei der erfindungsge
mäßen Düse ist die Öffnung an einer Position in der Düse an
geordnet, wo die Fluida bei einer hohen Geschwindigkeit hin
durchströmen, wobei die Querschnittfläche der Öffnung all
mählich bis zur minimalen Querschnittfläche der Öffnung ab
nimmt. Dadurch ist die Strömungsgeschwindigkeit im Umge
bungsbereich kleiner als die Strömungsgeschwindigkeit in der
Mitte der die Öffnung durchlaufenden Fluida. Deshalb exi
stiert innerhalb der Düse ein teilchenfreier Bereich. Indem
die Wandfläche der Düse entlang der Teilchenfluß-Grenzkurve
zwischen dem Abschnitt mit Teilchen und dem teilchenfreien
Abschnitt ausgebildet ist, kann eine Düse erhalten werden,
in der die Wandfläche nicht verschleißt.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf die bei
gefügten Abbildungen ausführlich beschrieben, es zeigen:
Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Emulgiervorrichtung;
Fig. 2 eine Zeichnung zur Beschreibung einer Ausfüh
rungsform einer Emulgiereinheit der erfindungsgemäßen Emul
giervorrichtung;
Fig. 3 den detaillierten Aufbau eines Beispiels einer
Emulgiereinheit, bei der drei Elemente geschichtet angeord
net sind. Fig. 3(A) zeigt Draufsichten von Komponentenele
menten und Fig. 3(B) eine Querschnittansicht entlang der Li
nie B-B von Fig. 3(A). Fig. 3(C) zeigt eine Emulgiereinheit,
bei der ein Zwischenelement zwischen Endelementen geschich
tet angeordnet ist;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer anderen Aus
führungsform der Emulgiereinheit;
Fig. 5 eine erfindungsgemäße Düse für einen Festkörper-
Flüssigkeit-Mehrphasenfluß;
Fig. 6 eine Teilchenfluß-Grenzkurve, um durch die Quer
schnittform der Ausflußöffnung der Düse von Fig. 5 einen
teilchenfreien Bereich zu bilden;
Fig. 7 Iso-Machzahl-Kurven einer Dispersionsflüssigkeit
mit um die Ausflußöffnung dispergierenden Teilchen;
Fig. 8 und 9 herkömmliche Emulgiervorrichtungen; und
Fig. 10 ein Beispiel einer Düse für einen Schleifwas
serstrahl.
Wie in Fig. 1 dargestellt, weist die erfindungsgemäße
Emulgiervorrichtung eine Druckbehälter-Haupteinheit 1 auf,
die dem der Emulgiervorrichtung zugeführten Hochdruckfluid
standhält, wobei eine Emulgiereinheit 4 zwischen Metalldich
tungen 2 und 3 in einem Zwischenraum innerhalb der Hauptein
heit angeordnet ist, und wobei eine Konversionskupplung 5
durch ein Kupplungselement 6 mit Rechts- und Linksgewinde
befestigt ist.
Eines der zu emulgierenden Fluida wird durch eine Hoch
druckpumpe unter Druck gesetzt und in einen Einlaßkanal der
Emulgiereinheit mit einem kleineren Innendurchmesser als
derjenige des Zuflußkanals über den Zuflußkanal 7 der
Druckbehälter-Haupteinheit eingeleitet. Das andere Fluid
wird von einem Zuflußkanal 9 an der Seite der Konversions
kupplung über eine Metalldichtung einem Einlaßkanal 10 der
Emulgiereinheit mit kleinerem Innendurchmesser zugeführt.
Durch die Kollision der bei einer hohen Geschwindigkeit von
entgegengesetzten Richtungen eingeleiteten Fluida wird das
Emulgieren und Dispergieren erreicht. Das emulgierte und
dispergierte Fluid strömt durch eine Auslaßöffnung 11 und
wird über einen Auslaßkanal 12 entnommen.
Durch die Spannkraft der Konversionskupplung im Hoch
druckbehälter wird die Emulgiereinheit mit dem Flächenab
schnitt der Metalldichtung in Flächenkontakt gebracht, um
einen festen Dichtzustand beizubehalten. Andererseits wird
durch einen O-Ring 13 an der Auslaßöffnung der Emulgierein
heit ein Auslaufen verhindert.
Fig. 2 zeigt den detaillierten Aufbau eines Beispiels
der Emulgiereinheit mit zwei Elementen. Fig. 2(A) zeigt eine
Draufsicht des Emulgiereinheit-Hauptkörpers und Fig. 2(B)
eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A von Fig. 2(A).
Fig. 2(C) zeigt die Emulgiereinheit mit zwei gleich aufge
bauten und miteinander verbundenen Emulgiereinheit-Hauptkör
pern. Der Emulgiereinheit-Hauptkörper 21 weist eine Durch
gangsöffnung 22 und eine als Auslaßkanal dienende Nut 23
auf. Außerdem besitzt der Emulgiereinheit-Hauptkörper einen
erweiterten Abschnitt 24 mit einem größeren Durchmesser an
der der Auslaßöffnung der Durchgangsbohrung entgegengesetz
ten Seite, um die Dispersion, das Pulverisieren und das
Emulgieren auszugleichen und eine Beschädigung der Emul
giereinheit aufgrund von Stößen des zu emulgierenden und zu
dispergierenden Fluids gegen die Wandfläche zu minimieren.
Fig. 3 zeigt den detaillierten Aufbau eines Beispiels
einer Emulgiereinheit, bei der drei Elemente geschichtet an
geordnet sind. Fig. 3(A) zeigt Draufsichten von Komponenten
elementen und Fig. 3(B) eine Querschnittansicht entlang der
Linie B-B von Fig. 3(A). Fig. 3(C) zeigt eine Emulgierein
heit, bei der ein Zwischenelement zwischen Endelementen ge
schichtet angeordnet ist.
An einer Endplatte 31 der Emulgiereinheit ist eine
Durchgangsöffnung ausgebildet, wobei an einer Zwischenplatte
33 ein Auslaßkanal 34 und ein erweiterter Abschnitt 35 vor
gesehen sind, um eine Beschädigung der Emulgiereinheit auf
grund von Stößen des zu emulgierenden und zu dispergierenden
Fluids gegen die Wandfläche zu minimieren.
Fig. 4 zeigt ferner eine perspektivische Ansicht einer
anderen Ausführungsform der Emulgiereinheit. Der Emulgier
einheit-Hauptkörper 41 weist miteinander überlappende Dia
mantplattenelemente auf. Der Emulgiereinheit-Hauptkörper
weist Einlaßkanäle 42 mit Düsen auf, in denen die Quer
schnittfläche des Strömungskanals bis zur minimalen Quer
schnittfläche einer Auslaßöffnung 43 allmählich abnimmt. Der
die Auslaßöffnungen bei einer hohen Geschwindigkeit durch
laufende Feststoff-Flüssigkeit-Mehrphasenfluß kollidiert
miteinander, wobei eine Emulgierung und Dispersion auftritt,
und wird aus einem Auslaßkanal 44 entnommen. Im Gegensatz zu
einer Emulgiereinheit mit geradlinig geformter Öffnung kann
der durch den Kontakt des Feststoff-Flüssigkeit-Mehrphasen
flusses mit der Wandfläche verursachte Verschleiß der Düse
mit der vorstehend beschriebenen Form verhindert werden.
Die Wirkung der Dispersion und der Emulgierung durch
Stöße der Fluida hängt von der Art des Fluids ab. In den
meisten Fällen ist die Wirkung bei einem Druck von minde
stens 400 kg/cm2 und bei einer Strömungsgeschwindigkeit von
mindestens 86 m/sec am größten. Einen solchen Druck und eine
solche Strömungsgeschwindigkeit über eine lange Auslaßöff
nung aufrechtzuerhalten bedeutet eine geringe
Korrosionsbeständigkeit.
Beispielsweise zeigt Tabelle 1 bei einer Vorrichtung
zur Herstellung geringer Stückzahlen bei einer Durchfluß
leistung von 4.5 Litern pro Minute den Zusammenhang zwischen
dem Drucköffnungsdurchmesser und der Strömungsge
schwindigkeit bei Raumtemperatur im Fall von Wasser.
Andererseits wird der Druckverlust Δp (kgf/cm2) an der
Auslaßöffnung durch die folgende Gleichung erhalten:
Δp= γ × λ × (L/d)× (V2/2g)× 10-4
wobei γ = volumenbezogene Masse (bei Wasser: 1×103
kgf/cm2), γ= Reibungskoeffizient im Rohr, L = Öffnungslänge,
d = Öffnungsdurchmesser, V = Geschwindigkeit im Rohr (m/sec)
und g = 9.8 m/sec2.
Unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen zeigen
eine Öffnung (A) mit einer Länge von 3.5 mm und eine Öffnung
(B) mit einer Länge von 12 mm, die beide aus gesintertem
Diamant mit einer vergüteten Oberfläche hergestellt sind,
den in Tabelle 2 dargestellten Druckverlust.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Sachverhalt beträgt
die größte Länge der Öffnung für eine wirksame Emulgierung
und Dispersion 12 mm. Andererseits muß zusätzlich zur Durch
gangsöffnung in der Emulgiereinheit eine senkrecht zur
Durchgangsöffnung ausgebildete Öffnungskreuzung hergestellt
werden. Dadurch kann die Länge der Öffnung nicht vermindert
werden. Wenn die Öffnung aus einem einstückigen Element ge
bildet wird, beträgt die Länge höchstens ca. 2 mm. Wenn auf
der Oberfläche zweier Elemente Nuten ausgebildet werden, be
trägt die Länge höchstens 3.5 mm.
Wenn die Richtung des Flusses an der Öffnung geändert
wird, beträgt der zu diesem Zeitpunkt erzeugte Druckverlust
Δp:
Δp = fbe × (V2/2g) × 10-1,
wobei fbe = Biegeverlustkoeffizient (bei 90 Grad: 0.99), V =
Geschwindigkeit im Rohr (m/sec) und g = 9.8 m/sec2.
Der Druckverlust unter jeder der vorstehend erwähnten
Bedingungen ergibt sich wie folgt:
Daher ist der durch Biegen verursachte Druckverlust in
den herkömmlichen Vorrichtungen von Fig. 8 und Fig. 9 hoch,
während der Druckverlust in der erfindungsgemäßen Vorrich
tung gering ist, wobei der ausgeübte Druck wirksam für die
Emulgierung und Dispersion ausgenutzt werden kann. Dadurch
kann eine wirksame Emulgierung und Dispersion durchgeführt
werden.
Die Abmessung der Auslaßöffnung der Emulgiereinheit
wird durch den Druckverlust des hinter der vorliegenden
Vorrichtung angeschlossenen Rohrnetzes bestimmt. Vorzugs
weise ist die Auslaßöffnung 1.5 bis 2 mal so groß wie die
Einlaßöffnung. Die Fläche des erweiterten Abschnitts der
Emulgiereinheit ist vorzugsweise 2 bis 4 mal so groß wie die
Querschnittfläche des Einlaßkanals.
Bei der in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Vor
richtung ist ein Kanal mit einem Durchmesser von 3 mm und
einer Gesamtlänge von 10 mm für die Metalldichtungen 2 und 3
vorgesehen. Wenn der Durchmesser des Zuflußkanals 5 mm und
der Druck an der Metalldichtung 3500 kg/cm2 beträgt, beträgt
der Druckverlust an einer Seite ca. 8 kg/cm2. Daher kann die
Strömungsgeschwindigkeit an der Öffnung, die eine Einlaßöff
nung hinter dem Zuflußkanal bildet, erhöht werden, wobei die
Fluida miteinander kollidieren können und so eine wirksame
Emulgierung und Dispersion erreicht werden kann.
Die Komponentenmaterialien der Emulgiereinheit müssen
eine hohe Härte besitzen, wobei Materialien wie beispiels
weise gesinterter Diamant, Diamant-Einkristall, Saphir,
Wolframkarbid usw. verwendet werden können. Wenn die Emul
giereinheit aus Diamant-Einkristall hergestellt wird, werden
der Einlaß- und der Auslaßkanal auf dem Diamant-Einkristall
ausgebildet, wodurch eine einstückige Emulgiereinheit gebil
det wird, um das Fluid zu emulgieren und zu dispergieren,
das, wie beispielsweise ein Fluid mit festen Teilchen mit
hoher Härte, die Emulgiereinheit wesentlich beschädigen
kann.
Anschließend wird die Düse für den Feststoff-Flüssig
keit-Mehrphasenfluß beschrieben, bei der die Querschnittflä
che des Strömungskanals allmählich zur Öffnung hin abnimmt.
Bei einer Düse 51 von Fig. 5 ist zwischen einer Zuflußseite
52 und einer Abflußseite 53 eine Öffnung 54 ausgebildet, wo
bei die Querschnittfläche des Kanals allmählich zur Öffnung
54 hin abnimmt. Bei diesem Beispiel ist an der Zuflußseite
ein 1 mm großer Kanal ausgebildet, wobei die Querschnittflä
che des Kanals über eine Länge von 0.52 mm allmählich auf
den Öffnungsdurchmesser von 0.3 mm abnimmt.
Fig. 6 zeigt eine Teilchenfluß-Grenzkurve, um durch die
Querschnittform der Düse und der Öffnung von Fig. 5 einen
teilchenfreien Bereich zu bilden. Die Länge der Düse, wenn
der Auslaßöffnungsradius als 1 angenommen wird, ist auf der
Abszisse und der Kanaldurchmesser, wenn der Einlaßöffnungs
radius als 1 angenommen wird, auf der Ordinate aufgetragen.
In der Nähe der Düsenauslaßöffnung wird ein teilchenfreier
Bereich gebildet, wobei der Verschleiß der Düse verhindert
werden kann, indem die Wandfläche an einer von der
Mittelachse beabstandeten Position über der Teilchenfluß-
Grenzkurve angeordnet wird.
Fig. 7 zeigt ein Iso-Machzahl-Diagramm einer Dispersi
onsflüssigkeit mit um die Öffnung dispergierenden Teilchen.
Auf der Abszisse ist der Abstand mit dem minimalen Öff
nungsdurchmesser als Ursprung und auf der Ordinate der Dü
sendurchmesser aufgetragen, wobei der Auslaßöffnungsdurch
messer als 1 angenommen wird. Gestrichelte Linien zeigen
Iso-Machzahlkurven. Die Abbildung zeigt ein Iso-Machzahl-
Diagramm des Feststoff-Flüssigkeit-Mehrphasenflusses, der
Wasser mit 20 Gew.-% Granat als Schleifmaterial enthält, bei
einer Temperatur von 20°C.
Wenn als Düse der Emulgiereinheit von Fig. 4 eine Düse
mit einer allmählich abnehmenden Kanal-Querschnittfläche
verwendet wird, beträgt der Durchmesser der Einlaßöffnung
der Emulgiereinheit beispielsweise 0.5 mm und verringert
sich über eine Länge von 0.3 mm auf den Auslaßöffnungsdurch
messer von 0.14 mm, wobei bis zur Mitte beim Durchmesser von
0.31 mm eine gekrümmte Oberfläche gebildet wird. Durch diese
Emulgiereinheit kann für einen Feststoff-Flüssigkeitfluß bei
30 Litern pro Stunde und bei einen Druck von 700 kgf/cm2 ein
Langzeitbetrieb erreicht werden.
Claims (4)
1. Emulgiervorrichtung zum Emulgieren und Dispergieren ei
nes Feststoff-Flüssigkeit-Mehrphasenflusses,
dadurch gekennzeichnet, daß
in einem Hochdruckbehälter eine Emulgiereinheit
angeordnet ist, die ein Plattenelement mit einer Durch
gangsöffnung, deren Durchmesser kleiner ist als derje
nige eines Strömungskanals im Hochdruckbehälter, und
einen senkrecht zur Durchgangsöffnung angeordneten Aus
laßkanal aufweist, der mit einer Seite des Platten
elements der Emulgiereinheit an der Mitte der Durch
gangsöffnung verbunden ist, wobei von entgegengesetzten
Richtungen durch die Durchgangsöffnung der Emulgierein
heit eingeleitete Fluida in der Mitte der Emul
giereinheit miteinander kollidieren und emulgiert wer
den.
2. Emulgiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei mehrere
Plattenelemente in der Emulgiereinheit aufeinanderge
schichtet angeordnet werden, und wobei durch eine im
Plattenelement ausgebildete Nut und einen in der Ober
fläche des Plattenelements ausgebildeten Kanal ein Aus
laßkanal gebildet wird.
3. Emulgiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei in
der Emulgiereinheit eine Öffnung vorgesehen ist, wobei
die durch Schnitte der Mittelachse des Kanals durch
eine vertikale Ebene von der Einlaßöffnung zur Mitte
gebildeten Querschnittflächen sich allmählich von der
Einlaßöffnung einer Düse zur Mitte hin verringern,
wodurch zwischen einem Abschnitt mit minimalem Öff
nungsdurchmesser und der Düsenmitte ein teilchenfreier
Bereich gebildet wird.
4. Düse, durch die ein Feststoff-Flüssigkeit-Mehrphasen
fluß bei einer hohen Geschwindigkeit hindurchströmt,
wobei eine Öffnung ausgebildet ist, und wobei die Quer
schnittfläche der Öffnung, die durch den Schnitt der
Mittelachse der Düse durch eine vertikale Ebene ge
bildet wird, sich allmählich von der Einlaßöffnung der
Düse zur Auslaßöffnung hin verringert, wodurch zwischen
einem Abschnitt mit minimalem Öffnungsdurchmesser und
dem Auslaßkanal ein teilchenfreier Bereich gebildet
wird.
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