RU2140813C1 - Method and rotary-pulsating apparatus for acoustic treatment of fluid mediums - Google Patents
Method and rotary-pulsating apparatus for acoustic treatment of fluid mediums Download PDFInfo
- Publication number
- RU2140813C1 RU2140813C1 RU98116660A RU98116660A RU2140813C1 RU 2140813 C1 RU2140813 C1 RU 2140813C1 RU 98116660 A RU98116660 A RU 98116660A RU 98116660 A RU98116660 A RU 98116660A RU 2140813 C1 RU2140813 C1 RU 2140813C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- processing
- disk
- acoustic
- channelless
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Physical Water Treatments (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области смесительной, гомогенизирующей, диспергирующей техники, и может быть использовано в химической, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, пищевой, фармацевтической, парфюмерной, лакокрасочной, микробиологической, топливно-энергетической, строительной промышленности, дорожном строительстве и т.д. The invention relates to the field of mixing, homogenizing, dispersing equipment, and can be used in chemical, oil, oil refining, food, pharmaceutical, perfumery, paint and varnish, microbiological, fuel and energy, construction industry, road construction, etc.
Известен способ обработки жидкотекучих сред и роторно-пульсационный аппарат для его осуществления (Балабудкин М.А. Роторно-пульсационные аппараты в химико-фармацевтической промышленности. М.: Медицина, 1983, с. 54, 133) состоящий в том, что обработку, например лекарственных форм ведут за счет гидромеханического воздействия со стороны лопастей крыльчатки ротора, коаксиальных цилиндров с прорезями ротора и статора. Аппарат содержит корпус, в котором установлен статор с коаксиальными цилиндрами, в которых выполнены прорези, и ротор, на котором размещены лопатки крыльчатки, и коаксиальные цилиндры с проточными каналами. Способ обработки и работа аппарата заключается в том, что при вращении ротора на обрабатываемую жидкотекучую среду оказывается механическое (размалывающее) воздействие со стороны элементов конструкции ротора и статора, что приводит к измельчению, диспергированию, перемешиванию, растворению в обрабатываемых жидкотекучих средах, например, всевозможных лекарственных форм. Недостатком этого способа и устройства является то, что он обладает очень низким акустическим воздействием на среду со стороны роторно-пульсационного аппарата, интенсивность акустического излучения не превышает 40 Вт/см2, а излучаемая акустическая частота не превышает 2 кГц, что снижает его технологические возможности, делая его не пригодным для получения тонких и ультратонких эмульсий, дисперсий и т.д. Так, например, размер частиц по диаметру дисперсий парафинов составляет 6 мкм.A known method of processing fluid media and a rotary pulsation apparatus for its implementation (Balabudkin MA Rotary pulsation apparatus in the chemical pharmaceutical industry. M: Medicine, 1983, S. 54, 133) consisting in the fact that the processing, for example dosage forms are due to hydromechanical effects from the side of the rotor impeller blades, coaxial cylinders with slots of the rotor and stator. The apparatus includes a housing in which a stator is installed with coaxial cylinders in which slots are made, and a rotor on which the impeller blades are placed, and coaxial cylinders with flow channels. The processing method and operation of the apparatus consists in the fact that when the rotor rotates on the fluid to be treated, there is a mechanical (grinding) effect from the structural elements of the rotor and stator, which leads to grinding, dispersion, mixing, dissolution in the processed fluid, for example, various medicinal products forms. The disadvantage of this method and device is that it has a very low acoustic impact on the medium from the rotary pulsation apparatus, the intensity of the acoustic radiation does not exceed 40 W / cm 2 and the emitted acoustic frequency does not exceed 2 kHz, which reduces its technological capabilities, making it unsuitable for producing thin and ultra-thin emulsions, dispersions, etc. So, for example, the particle size along the diameter of the dispersion of paraffins is 6 microns.
Известен способ обработки жидкотекучих сред и роторно-пульсационный аппарат для его осуществления (SU 1479088 15.05.89) наиболее близкий по сущности к предлагаемому изобретению, взятый нами за прототип, заключающийся в гидромеханическом и акустическом воздействии со стороны элементов конструкции аппарата на обрабатываемую среду. Аппарат содержит корпус с установленным в нем упругим статором с проточными каналами и ротор с расположенными на нем лопастями, образующими проточные каналы. Аппарат при осуществлении способа работает следующим образом. Обрабатываемая жидкотекучая среда, например суспензия минеральных удобрений, поступает в аппарат, где, под действием вращающегося ротора, она движется в радиальном направлении, подвергаясь гидромеханическому воздействию со стороны лопастей ротора и перемычек и прорезей статора. На ряду с этим, за счет пульсации давления в аппарате, она подвергается акустическому воздействию со стороны статора, что значительно повышает диспергирующую способность устройства в целом. Недостатком этого способа и устройства является то, что акустическое поле, создаваемое этим аппаратом, обладает низкой интенсивностью порядка 40 - 60 Вт/см2, низкой частотой порядка 2 кГц, что не позволяет использовать его для получения тонких и ультратонких эмульсий, дисперсий и т.д. Это объясняется тем, что ротор, используемый в этом аппарате, не обладает высокими акустическими свойствами в силу своих конструктивных особенностей, т. к. он снабжен крышкой уменьшающей его податливость при совершении им колебаний. Так дисперсии парафина, полученные на этом устройстве, по этому способу имеют диаметр частиц 4 мкм.There is a known method of processing fluid media and a rotary-pulsating apparatus for its implementation (SU 1479088 05/15/89) closest in essence to the proposed invention, taken by us as a prototype, consisting in hydromechanical and acoustic effects from the structural elements of the apparatus on the medium. The apparatus comprises a housing with an installed elastic stator with flow channels and a rotor with blades located on it, forming flow channels. The apparatus when implementing the method works as follows. The processed fluid medium, for example, a suspension of mineral fertilizers, enters the apparatus, where, under the action of a rotating rotor, it moves in the radial direction, undergoing hydromechanical action from the side of the rotor blades and jumpers and slots of the stator. Along with this, due to pressure pulsation in the apparatus, it is subjected to acoustic effects from the stator, which significantly increases the dispersing ability of the device as a whole. The disadvantage of this method and device is that the acoustic field generated by this apparatus has a low intensity of the order of 40-60 W / cm 2 , a low frequency of the order of 2 kHz, which does not allow it to be used to obtain thin and ultrathin emulsions, dispersions, etc. d. This is due to the fact that the rotor used in this apparatus does not have high acoustic properties due to its design features, because it is equipped with a cover that reduces its flexibility when it vibrates. So the paraffin dispersion obtained on this device, according to this method, have a particle diameter of 4 μm.
Техническим эффектом изобретения является повышение эффективности обработки жидкотекучих сред путем интенсивного акустического воздействия ротора на обрабатываемую среду (уменьшение диаметра частиц, уменьшение времени обработки, уменьшение энергозатрат и т.д.). The technical effect of the invention is to increase the efficiency of processing fluid media by intensive acoustic impact of the rotor on the medium to be treated (reduction of particle diameter, reduction of processing time, reduction of energy consumption, etc.).
Сущность изобретения в части способа характеризуется следующей совокупностью существенных признаков, обеспечивающих достижение указанного эффекта тем, что обработку ведут в роторно-пульсационном акустическом аппарате гидромеханическим и акустическим воздействием на среду согласно изобретению при высокочастотном воздействии на среду безканальным дискообразным ободом ротора, совершающим веерообразные колебания. The invention in terms of the method is characterized by the following set of essential features that ensure the achievement of this effect by the fact that the treatment is carried out in a rotary-pulsating acoustic apparatus with hydromechanical and acoustic effects on the medium according to the invention with high-frequency exposure to the medium with a channelless disk-shaped rim of the rotor, fan-shaped vibrations.
Сущность изобретения в части устройства характеризуется следующей совокупностью существенных признаков, обеспечивающих достижение указанного эффекта тем, что в роторно-пульсационном аппарате, содержащем корпус с установленными в нем статором с коаксиальными цилиндрами, в которых выполнены проточные каналы и ротором с размещенными в нем коаксиальными цилиндрами с проточными каналами. Согласно изобретению периферийная часть ротора выполнена в виде безканального дискообразного обода. The invention in terms of the device is characterized by the following set of essential features that ensure the achievement of this effect by the fact that in a rotary pulsation apparatus containing a housing with a stator installed therein with coaxial cylinders in which flow channels are made and a rotor with coaxial cylinders with flow channels. According to the invention, the peripheral part of the rotor is made in the form of a channelless disk-shaped rim.
Кроме того, для усиления акустического эффекта безканальный дискообразный обод ротора выполнен волнообразно. In addition, to enhance the acoustic effect, the channelless disk-shaped rim of the rotor is made in a wave-like fashion.
Обработка жидкотекучей среды, например битума, гидрофобных защищаемых компонент цветного проявления, молока, молочных продуктов, нефти и т.д., при высокочастотном воздействии безканального дискообразного обода ротора позволяет повысить эффективность обработки в роторно-пульсационном акустическом аппарате благодаря тому, что периферийная часть безканального дискообразного обода ротора, имея меньшую жесткость и меньшую массу по сравнению с той частью ротора, где установлены коаксиальные цилиндры, излучает акустическую энергию значительно большей частоты, интенсивности, что в сочетании с гидромеханическим и низкочастотным воздействием диска ротора, где установлены коаксиальные цилиндры с проточными клапанами, на обрабатываемую среду дает положительный результат. При этом, благодаря тому, что в начале жидкотекучая среда подвергается гидромеханическому и низкочастотному воздействию ротора на участке, где установлены коаксиальные цилиндры с проточными клапанами, она хорошо перемешивается, гомогенизируется в макромасштабе, и на этой стадии, в этой части аппарата, в результате ее обработки, получаются грубые эмульсии с размерами частиц по диаметру порядка 0,5-20 мкм, а затем она подвергается высокочастотному воздействию со стороны безканального дискообразного обода ротора частотами порядка 100 кГц, благодаря чему удается получать некоторые эмульсии с размерами частиц по диаметру 0,03 мкм, например эмульсии гидрофобии защищаемых компонентов цветного проявления. Processing a fluid medium, such as bitumen, hydrophobic protected components of color manifestation, milk, dairy products, oil, etc., under high-frequency exposure to a channelless disk-shaped rim of the rotor allows to increase the processing efficiency in a rotary-pulsating acoustic apparatus due to the fact that the peripheral part of the channelless disk-shaped the rim of the rotor, having less rigidity and lower mass compared to the part of the rotor where the coaxial cylinders are installed, emits acoustic energy means a significantly higher frequency, intensity, which in combination with the hydromechanical and low-frequency effects of the rotor disk, where coaxial cylinders with flow valves are installed, on the medium being processed gives a positive result. Moreover, due to the fact that at the beginning the fluid medium is subjected to the hydromechanical and low-frequency effects of the rotor in the area where coaxial cylinders with flow valves are installed, it mixes well, is homogenized on a macro scale, and at this stage, in this part of the apparatus, as a result of its processing , coarse emulsions with particle sizes of about 0.5-20 microns in diameter are obtained, and then it is subjected to high-frequency exposure from the channelless disk-shaped rim of the rotor with frequencies of the order of 100 kHz, bl Godard which can not receive some emulsion having a particle size diameter of 0.03 microns, for example emulsion hydrophobia protected color development components.
Выполнение периферийного безканального дискообразного обода ротора волнообразным позволяет интенсифицировать колебания этого обода при его вращении, т.к. волнообразная форма обода способствует возникновению в ободе веерообразных колебаний. The implementation of the peripheral channelless disc-shaped rim of the rotor wave-like allows you to intensify the vibrations of this rim during its rotation, because the wavy shape of the rim contributes to the occurrence of fan-shaped vibrations in the rim.
Существенными отличительными признаками изобретения являются - способ высокочастотной обработки жидкотекучей среды безканальным дискообразным ободом ротора, совершающим веерообразные колебания, в аппарате, в котором периферийная часть ротора выполнена в виде безканального дискообразного обода. Безканальный дискообразный обод, при этом, может быть выполнен волнообразным. Salient features of the invention are a method of high-frequency processing of a fluid medium with a channelless disk-shaped rim of the rotor, fan-shaped vibrations, in an apparatus in which the peripheral part of the rotor is made in the form of a channelless disk-shaped rim. Channelless disk-shaped rim, in this case, can be made wavy.
Сравнительный анализ предлагаемого изобретения с известными техническими решениями позволяет сделать вывод о новизне и соответствии условиям изобретательского уровня предлагаемого изобретения. A comparative analysis of the invention with known technical solutions allows us to conclude that the novelty and compliance with the conditions of the inventive step of the invention.
На фиг. 1 изображен роторно-пульсационный акустический аппарат, его продольный разрез, на фиг. 2 - элемент A фиг. 1, на фиг. 3 - вид Б фиг. 2 развертка, вариант выполнения безканального дискообразного обода волнообразным, на фиг. 4 - сечение В-В фиг. 1. В таблице 1 фиг. 5 представлены данные обработки битума, температура размягчения определяется по ГОСТ 11506-78 - характеризует температуру, при которой битум из состояния твердого переходит в жидкое состояние, пенетрация - показатель, характеризующий глубину проникновения иглы в битум, и косвенно характеризует степень твердости битума, температура хрупкости - температура, при которой битум разрушается от действия кратковременной нагрузки. В таблицах 2, 3 фиг. 6, 7 индексами ОМЧ и БГКП обозначены соответственно общее микробное число и бактерии группы кишечной палочки. ОМЧ дано в одном миллилитре. ОМЧ для пастеризованного и стерильного молока составляют 50000 и 10000 ед. на мл соответственно. In FIG. 1 shows a rotary pulsation acoustic apparatus, its longitudinal section, in FIG. 2 - element A of FIG. 1, in FIG. 3 is a view B of FIG. 2 is a scan, an embodiment of a channelless disk-shaped rim in a wavy shape, in FIG. 4 is a section BB of FIG. 1. In table 1 of FIG. Figure 5 shows the processing data of bitumen, the softening temperature is determined according to GOST 11506-78 - it characterizes the temperature at which bitumen changes from solid to liquid, penetration is an indicator that characterizes the depth of penetration of the needle into bitumen, and indirectly characterizes the degree of bitumen hardness, brittleness temperature - temperature at which bitumen is destroyed by short-term loading. In tables 2, 3 of FIG. 6, 7, the TBC and HSCP indices denote the total microbial number and bacteria of the Escherichia coli group, respectively. TBC is given in one milliliter. TBC for pasteurized and sterile milk are 50,000 and 10,000 units. per ml, respectively.
Аппарат (см. фиг. 1 - 4) содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками. В корпусе 1 установлен статор 4, выполненный, например, из титанового сплава с коаксиальными цилиндрами 5, в которых выполнены проточные каналы 6. На валу 7 установлен ротор 8, выполненный, например, из титанового сплава, на торцах которого размещены коаксиальные цилиндры 9, в которых выполнены проточные каналы 10. Периферийная часть ротора 8 выполнена в виде безканального дискообразного обода 11. Обод 11 может быть выполнен как плоским, так и волнообразным (см. фиг. 2, 3). The apparatus (see Fig. 1-4) contains a housing 1 with
Аппарат работает следующим образом. В корпус 1 роторно-пульсационного акустического аппарата через входной патрубок 2 поступает обрабатываемая жидкотекучая среда, например, битум марки БНД 60/90 при температуре 100-120oC, где под действием создаваемого вращающимся на валу 7 ротором 8 радиального потока он последовательно проходит через проточные каналы 10 коаксиальных цилиндров 9 ротора 8 и чередующиеся с ними проточные каналы 6 коаксиальных цилиндров 5 статора 4. В этой части аппарата обрабатываемая жидкотекучая среда подвергается интенсивному механическому измельчению, перемешиванию, гомогенизации, благодаря воздействию на нее лопаток ротора 8 и статора 4, образованных соответственно коаксиальными цилиндрами 9, 5 и проточными каналами 10 и 6 ротора 8 и статора 4. Благодаря этому обрабатываемая среда, прошедшая этот участок аппарата имеет высокую степень однородности, гомогенности. Далее обрабатываемая среда поступает в область периферийной части ротора 8, выполненного в виде безканального дискообразного обода 11, где она подвергается акустическому воздействию со стороны этого обода колебаниями различной формы и частоты. При этом она подвергается высокочастотному воздействию ультразвуковых колебаний со стороны безканального дискообразного обода. Поскольку масса и жесткость этой части ротора 8 меньше той части ротора 8, где установлены коаксиальные цилиндры 9, то и частоты, с которыми эта часть ротора колеблется, выше частот с которыми колеблется диск ротора 8 с расположенными на нем коаксиальными цилиндрами 9. Частоты, с которыми обод 11 диска ротора 8 воздействует на обрабатываемую среду, достигают значений 100 кГц.The device operates as follows. A processed fluid medium, for example,
В таблице 1 фиг. 5 приведены результаты обработки битума БНД 60/90 по предлагаемому изобретению в сравнении с обработкой его по прототипу. In table 1 of FIG. 5 shows the results of processing
Из этой таблицы видно, что в результате обработки по изобретению, только за счет акустического воздействия на битум улучшаются его показатели по таким параметрам, как растяжимость, пластичность (показатель пенетрации, дуктильности), повышается его адгезионная способность, снижается температура хрупкости, повышается температура вспышки. Все это достигается без введения в битум специальных добавок. Битум, обработанный по прототипу, своих свойств в результате этой обработки не изменил, т.е. это является доказательством неэффективности способа и устройства по прототипу, и высокой эффективности способа и устройства, выполненных согласно изобретению. From this table it can be seen that as a result of processing according to the invention, only due to the acoustic effect on bitumen its performance is improved in terms of parameters such as elongation, ductility (penetration, ductility), its adhesive ability is increased, the brittle temperature decreases, and the flash point rises. All this is achieved without the introduction of special additives in bitumen. Bitumen processed according to the prototype did not change its properties as a result of this processing, i.e. this is proof of the inefficiency of the method and device of the prototype, and the high efficiency of the method and device made according to the invention.
В таблице 2 фиг. 6 представлены результаты обработки цельного молока по изобретению. По результатам проведенной обработки цельного молока можно сделать вывод о высокой эффективности обработки в части уничтожения бактерий, находящихся в молоке. Это объясняется высокочастотным воздействием на молоко безканального обода диска 11 ротора 8. In table 2 of FIG. 6 shows the results of processing whole milk according to the invention. Based on the results of the processing of whole milk, we can conclude that the processing is highly effective in terms of the destruction of bacteria in milk. This is due to the high-frequency effect on milk of the channelless rim of the
В таблице 3 фиг. 7 приведены результаты восстановления сухого молока по изобретению по сравнению с прототипом. В этом примере, также благодаря высокочастотному воздействию на молочную смесь безканального обода диска 11 ротора 8 происходит уничтожение бактерий находящихся в среде. In table 3 of FIG. 7 shows the results of the recovery of milk powder according to the invention in comparison with the prototype. In this example, also due to the high-frequency effect on the milk mixture of the channelless rim of the
Обработка в приведенных выше примерах производилась при оборотах ротора в интервале 2500-8000 об/мин, потребляемая мощность 60-90 кВт, время обработки в пределах 0,1-120 сек, температура начала обработки для битума 100oC, окончания обработки 240oC, обработка молока велась при температурах, указанных в таблицах, время обработки молока порядка 0,1 сек. Диск ротора имел следующие соотношения размеров: отношение полного диаметра к диаметру внешнего коаксиального цилиндра в пределах 1,01 -1,9, отношение толщины полотна диска ротора к толщине безканального обода в пределах 1,01-2,0.The processing in the above examples was carried out at rotor revolutions in the range of 2500-8000 rpm, power consumption 60-90 kW, processing time within 0.1-120 sec, the temperature of processing start for bitumen 100 o C, the end of processing 240 o C , milk processing was carried out at temperatures indicated in the tables, milk processing time of the order of 0.1 sec. The rotor disk had the following size ratios: the ratio of the total diameter to the diameter of the external coaxial cylinder in the range 1.01 -1.9, the ratio of the thickness of the blade disk to the thickness of the channelless rim in the range 1.01-2.0.
Из приведенных примеров обработки жидкотекучих сред, различной по своей природе, видно, что предлагаемый способ и устройство для его осуществления позволяют значительно повысить эффективность акустической обработки в роторно-пульсационных аппаратах и тем самым расширить сферу применения их для решения различных технологических задач. From the above examples of processing fluid media of various nature, it can be seen that the proposed method and device for its implementation can significantly increase the efficiency of acoustic processing in rotary pulsation apparatuses and thereby expand their scope for solving various technological problems.
Эффект от использования предлагаемого способа и устройства заключается в расширении их универсальности, в повышении качества получаемых в результате обработки конечных продуктов, в сокращении на 20-25% времени обработки и соответственно энергозатрат на обработку единицы продукта. The effect of using the proposed method and device is to expand their versatility, to improve the quality of the final products obtained as a result of processing, to reduce processing time by 20-25% and, accordingly, energy consumption for processing a product unit.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98116660A RU2140813C1 (en) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | Method and rotary-pulsating apparatus for acoustic treatment of fluid mediums |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98116660A RU2140813C1 (en) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | Method and rotary-pulsating apparatus for acoustic treatment of fluid mediums |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2140813C1 true RU2140813C1 (en) | 1999-11-10 |
Family
ID=20210190
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98116660A RU2140813C1 (en) | 1998-09-01 | 1998-09-01 | Method and rotary-pulsating apparatus for acoustic treatment of fluid mediums |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2140813C1 (en) |
-
1998
- 1998-09-01 RU RU98116660A patent/RU2140813C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6386751B1 (en) | Diffuser/emulsifier | |
US20110075507A1 (en) | Diffuser/emulsifier | |
US4302112A (en) | Process for continuous homogenization or emulsification of liquid and an ultrasonic apparatus for carrying out the process | |
US6502980B1 (en) | In-line homogenizer using rotors and stators in a housing for creating emulsions, suspensions and blends | |
US9675747B2 (en) | Methods and systems for improved cavitation efficiency and density, cancer cell destruction, and/or causing a target object to be a cavitation nucleus | |
CH705317B1 (en) | Process for ultrasonic cavitation treatment of liquid media. | |
WO2020213192A1 (en) | Agitator | |
RU2140813C1 (en) | Method and rotary-pulsating apparatus for acoustic treatment of fluid mediums | |
RU2591974C1 (en) | Rotor-pulsation apparatus | |
RU2145517C1 (en) | Method of treatment of fluid media and rotor-pulsing acoustic apparatus for method embodiment | |
RU2720776C1 (en) | Rotor disperser | |
RU2145255C1 (en) | Acoustic method for treatment of fluid media in rotor-pulsation acoustic apparatus | |
KR102649462B1 (en) | agitator | |
RU2162363C1 (en) | Acoustic method for treatment of fluid media in rotor-pulsation acoustic apparatus | |
RU2309791C2 (en) | Rotary-pulsed apparatus with guiding blades | |
RU2142843C1 (en) | Method and rotor-pulsation apparatus for treatment of fluid media | |
RU103800U1 (en) | HYDRODYNAMIC REACTOR | |
RU2594425C1 (en) | Hydrodynamic cavitation disperser | |
RU2297876C1 (en) | Mixer-disperser | |
WO2012005631A2 (en) | Hydrodynamic reactor | |
CN101239286B (en) | Diffuser/emulsifier | |
SU1722563A1 (en) | Hydrodynamic emitter | |
RU2144423C1 (en) | Method for processing fluid media in rotor-pulsation acoustic apparatus | |
RU2434674C1 (en) | Device for physicochemical treatment of fluids | |
RU2429066C1 (en) | Apparatus for physico-chemical treatment of liquid medium |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090902 |