RU2091144C1

RU2091144C1 - Vortex-type hydrodynamic emulsifier

Info

Publication number: RU2091144C1
Application number: RU94030061A
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Кныш; О.Ю. Кныш
Original assignee: Самарский государственный аэрокосмический университет им.С.П.Королева
Priority date: 1994-08-05
Filing date: 1994-08-05
Publication date: 1997-09-27
Also published as: RU94030061A

Abstract

FIELD: power engineering, chemical, food and pharmaceutical industries. SUBSTANCE: proposed emulsifier comprises shell accommodating vortex generator and having inlet and outlet pipes. Shell is made in form of two truncated cones whose apices face each other and are connected by cylindrical portion. Central channel, as viewed in profile, has, arranged in series, constricted portion, throat and expanded portion. Upstream of constricted portion vortex generator is mounted. Vortex generator is provided with sleeve having central passage and terminating in taper. Downstream of expanded portion of central channel perforated diaphragm is arranged. Latter has radially extending passage terminating in centrally located opening oriented so as to face vortex generator. Moreover, vortex generator and perforated diaphragm are axially movable. EFFECT: proposed emulsifier is multipurpose one and can be used wherever it is necessary to prepare finely dispersed emulsions in liquid/liquid and liquid/gas systems. 3 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к энергетике, химической, пищевой и фармацевтической промышленности, предназначено для приготовления (получения) тонкодисперсных эмульсий в системах жидкость-жидкость и жидкость-газ. The invention relates to energy, chemical, food and pharmaceutical industries, is intended for the preparation (receipt) of fine emulsions in liquid-liquid and liquid-gas systems.

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.A known hydrodynamic emitter for producing emulsions, comprising a housing in which cones are concentrically arranged with grooves for swirling the fluid in opposite directions. The housing is equipped with a cover with a nozzle for supplying mixed liquids and a stabilization chamber [1] as well as a hydrodynamic mixer containing a nozzle located in the housing with nozzles, against which a screen is mounted against which axial movement is possible [2]
A disadvantage of the known devices is the presence of cavities with low-flow zones, in which the separation of mixed liquids and additional pressure losses inevitably occur.

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.The closest to the invention in technical essence is a hydrodynamic mixer containing a nozzle located in its body and made in the form of a diffuser with a smoothly expanding profile facing the screen, as well as swirls installed in the inlet pipes [3]
The mixer does not use such hydrodynamic effects as cavitation and micropulsations, which allow to obtain a high-quality emulsion.

Задача изобретения повышение качества эмульсии по дисперсности и устойчивости к расслоению. The objective of the invention is to improve the quality of the emulsion for dispersion and resistance to delamination.

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. The problem is solved due to the fact that the casing is made in the form of two truncated cones with vertices directed towards each other and connected by a cylindrical part, the central channel precisely repeating the profile of the casing. In one expanding part, a halter assembly of the first component is located, consisting of a swirler and a nozzle. In another node supply of the third component, including a perforated diaphragm placed coaxially to the swirl, and the pipe.

Таким образом, диспергируемый компонент последовательно пропускается через зону интенсивной кавитации и область максимальной амплитуды гидродинамических пульсаций. Thus, the dispersible component is sequentially passed through the zone of intense cavitation and the region of maximum amplitude of hydrodynamic pulsations.

На фиг. 1 схематически изображен продольный разрез эмульгатора жидкости; на фиг. 2 схема движения компонентов. In FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a liquid emulsifier; in FIG. 2 diagram of the movement of components.

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. The emulsifier contains a housing 1, made in the form of two truncated buildings, interconnected by a cylindrical part. In front of the tapering part of the housing there is a node for supplying a second component, for example, water, consisting of a swirler 2 with a sleeve having a central channel and ending with a cone and a nozzle 3. Behind the expanding part of the central channel is a node for supplying a third component, for example, air, consisting of a perforated diaphragm 4 and pipe 5.

Эмульгатор жидкости работает следующим образом. Emulsifier fluid works as follows.

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. Fuel is supplied to the central channel of the housing 1, passing through the swirler 2, the flow acquires a rotational-translational motion, as a result of which the pressure behind the swirler bushing in zone A sharply decreases and intense cavitation develops in this cavity. The use of a cone on the sleeve enhances cavitation effects and prevents the formation of stagnant circulation zones in which coagulation of dispersed particles of the emulsion is possible.

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. A dispersible component of water is supplied through a central hole in the swirler through a tube 3. In the cavitation zone, water is dispersed under the influence of hydroblows. The flow of the emulsion together with the fuel enters the neck and then into the expanding part of the channel, where a pulsating vortex bundle is formed, the maximum ripple amplitude of which is achieved in zone B in front of the perforated diaphragm 4. In this region, additional water droplets disperse and intensively mix them with the fuel flow .

Пульсации прецессирующего вихревого жгута создают пульсирующее течение через каждое отверстие диафрагмы 4, что способствует дополнительной интенсификации процессов дробления и перемешивания. The pulsations of the precessing vortex bundle create a pulsating flow through each hole of the diaphragm 4, which contributes to an additional intensification of the crushing and mixing processes.

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. If it is necessary to introduce a third component, for example, air, into the emulsion, it is supplied through a pipe 5 extending to the center of the diaphragm 4, and the outlet of the channel 5 is directed towards the swirl.

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. The installation of a diaphragm and a swirl in the housing with the possibility of axial movement allows you to change the emulsifier. The cavitation intensity and the amplitude of the pulsations of the vortex bundle depend on the change in the size of zones A and B.

Таким образом, используя вихревой гидродинамический эмульгатор жидкости, можно получать устойчивую к расслоению мелкодисперсную эмульсию высокого качества, состоящую из нескольких компонентов. Thus, using a vortex hydrodynamic fluid emulsifier, it is possible to obtain a fine-dispersed high-quality finely dispersed emulsion consisting of several components.

Claims

1. Vortex hydrodynamic emulsifier containing a housing with inlet and outlet nozzles and with a swirl placed in it, characterized in that the housing is made in the form of two truncated cones with vertices directed towards each other, connected by a cylindrical part, the profile of the central channel has a correspondingly sequential narrowing , neck and expansion, in front of the tapering part, a swirler is installed with a sleeve having a central channel and ending with a cone, and behind the expanding part of the channel, forirovannaya diaphragm.

2. The emulsifier according to claim 1, characterized in that the perforated diaphragm is provided with a radial channel ending in a centrally located hole directed towards the swirl.

3. The emulsifier according to claim 1, characterized in that the swirler and perforated diaphragm are installed with the possibility of axial movement.