RU2275965C2 - Device for dispersing suspension - Google Patents
Device for dispersing suspension Download PDFInfo
- Publication number
- RU2275965C2 RU2275965C2 RU2003132011/03A RU2003132011A RU2275965C2 RU 2275965 C2 RU2275965 C2 RU 2275965C2 RU 2003132011/03 A RU2003132011/03 A RU 2003132011/03A RU 2003132011 A RU2003132011 A RU 2003132011A RU 2275965 C2 RU2275965 C2 RU 2275965C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resonator
- jet
- toroidal chamber
- housing
- chamber
- Prior art date
Links
Landscapes
- Nozzles (AREA)
- Disintegrating Or Milling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам сверхтонкого измельчения в жидких средах и может использоваться в лакокрасочной, химической промышленности на производстве тонкодисперсных порошков для красителей и покрытий, например огнезащитных. Измельчение составляющих покрытий, в частности красителей, до высокой дисперсности является одной из важнейших задач при получении качественных красок и защитных покрытий. Однако существующие устройства не дают необходимой высокой дисперсности либо, при достижении последней, являются малопроизводительными и, как правило, конструктивно сложными и дорогостоящими. Известна вихревая акустическая мельница, содержащая помольную камеру, торцевые крышки, течку для подачи исходного материала, тангенциальные патрубки для подачи энергоносителя и резонатор, при этом помольная камера снабжена сужающимся соплом, размещенным в одном из тангенциальных патрубков, напротив его установлен резонатор, который вместе с соплом представляет собой акустический излучатель Гартмана. /RU Патент №2088336, 27.08.1997./ Известное устройство недостаточно эффективно при работе с жидкими средами, не обеспечивает достаточной интенсивности акустического воздействия на обрабатываемый материал, нетехнологично в настройке на рабочий режим при изменении параметров жидкотекучих компонентов.The invention relates to devices for ultrafine grinding in liquid media and can be used in the paint and varnish, chemical industry in the production of fine powders for dyes and coatings, for example fire retardants. Grinding constituent coatings, in particular dyes, to high dispersion is one of the most important tasks in obtaining high-quality paints and protective coatings. However, existing devices do not provide the necessary high dispersion or, when the latter is achieved, are inefficient and, as a rule, structurally complex and expensive. Known vortex acoustic mill containing a grinding chamber, end caps, estrus for supplying the source material, tangential nozzles for supplying energy and a resonator, while the grinding chamber is equipped with a tapering nozzle placed in one of the tangential nozzles, a resonator is installed opposite it, which together with the nozzle is an Hartmann acoustic emitter. / RU Patent No. 2088336, 08/27/1997./ The known device is not effective enough when working with liquid media, it does not provide sufficient intensity of acoustic impact on the processed material, it is not technologically advanced in tuning to the operating mode when changing the parameters of fluid components.
Известно устройство потокового ультразвукового диспергирования вязких лакокрасочных суспензий, содержащее с входным и выходным патрубками и высокоамплитудный наконечник ультразвукового вибратора, установленный с проточным зазором от корпуса камеры, при этом высокоамплитудный наконечник установлен относительно корпуса камеры с проточным зазором h, который ограничен диапазоном значений (8-10)V0/<h<L/5,A device is known for the flow of ultrasonic dispersion of viscous paint suspensions containing, with an inlet and outlet nozzles, a high-amplitude tip of an ultrasonic vibrator installed with a flow gap from the camera body, and a high-amplitude tip is mounted relative to the camera body with a flow gap h, which is limited by a range of values (8-10 ) V 0 / <h <L / 5,
где L - длина волны ультразвука в суспензии;where L is the ultrasound wavelength in suspension;
V0 - амплитуда колебаний скорости торца высокоамплитудного наконечника для порога кавитации в суспензии;V 0 - the amplitude of the velocity fluctuations of the end face of the high-amplitude tip for the threshold of cavitation in suspension;
при этом должно выполняться условие проточности зазора h>(34)d0, где d0 - максимальный диаметр частиц твердой формы. /RU Патент №2081705, 20.06.1997./in this case, the gap flow condition h> (34) d 0 should be satisfied, where d 0 is the maximum diameter of solid particles. / RU Patent No. 2081705, 06/20/1997./
Известное устройство не обеспечивает достаточной производительности и интенсивности акустического воздействия на обрабатываемый материал, нетехнологично в настройке на рабочий режим при изменении параметров жидкотекучих компонентов, не обладает универсальностью в отношении к исходной дисперсности и химическому составу обрабатываемых компонентов.The known device does not provide sufficient performance and the intensity of the acoustic impact on the material being processed, is not technologically advanced in tuning to the operating mode when changing the parameters of fluid components, does not have universality with respect to the initial dispersion and chemical composition of the processed components.
Наиболее близким является устройство для вихревого измельчения материалов, включающее корпус с внешними средствами для подачи исходного материала, внешними патрубками для подачи исходного материала, внешними патрубками для подачи энергоносителя, под углом к радиусу зоны измельчения с образованием высокоскоростного вихря и вовлечением в вихревой поток измельчаемого материала, и внешними патрубками для транспортировки целевого продукта - измельченного материала с выходящим потоком энергоносителя, а также элементами сепарации и отделения целевого продукта от энергоносителя, при этом камера измельчения в корпусе образована двумя торообразными поверхностями, имеющими общий центр и ось, при этом внешняя торообразная поверхность выполнена с удаленной центральной частью корпуса от центра до его осевого отверстия с одной стороны от экваториальной плоскости и имеет радиус торообразующей окружности, примерно равный радиусу осевой окружности тора, при этом перед осевым отверстием установлено сопло, формирующее струю энергоносителя, стекающего из осевого отверстия в полость и направленную вдоль оси камеры через ее центр, внутренняя торообразная поверхность, осевая окружность которой примерно совпадает с осевой окружностью камеры измельчения, имеет сквозные отборные отверстия, сообщенные с отводными патрубками. /RU Патент №2166993, 20.05.2001./The closest is a device for vortex grinding of materials, including a housing with external means for feeding the source material, external nozzles for feeding the source material, external nozzles for supplying energy, at an angle to the radius of the grinding zone with the formation of a high-speed vortex and involving in the vortex stream of the crushed material, and external nozzles for transporting the target product - crushed material with an output stream of energy, as well as separation elements and the target product from the energy source, while the grinding chamber in the housing is formed by two toroidal surfaces having a common center and axis, while the outer toroidal surface is made with the central part of the housing remote from the center to its axial hole on one side of the equatorial plane and has a torus-forming radius circumference, approximately equal to the radius of the axial circumference of the torus, while in front of the axial hole there is a nozzle forming a jet of energy flowing from the axial hole into the floor st and directed along the axis of the chamber through its center, the inner toroidal surface, the axial circumference which approximately coincides with the axial circumference of the grinding chamber, has through selective opening communicated with tap-off nozzles. / RU Patent No. 2166993, 05.20.2001./
Известное устройство не обеспечивает достаточной интенсивности акустического воздействия на обрабатываемый материал, нетехнологично в настройке на рабочий режим при изменении параметров жидкотекучих компонентов, не обладает универсальностью в отношении к исходной дисперсности и химическому составу обрабатываемых компонентов.The known device does not provide sufficient intensity of the acoustic effect on the material being processed, is not technologically advanced in tuning to the operating mode when changing the parameters of fluid components, does not have universality in relation to the initial dispersion and chemical composition of the processed components.
Задачей изобретения является повышение производительности устройства и уровня интенсивности акустического воздействия на обрабатываемый материал, повышение технологичности в настройке на рабочий режим устройства при изменении параметров истечения жидкотекучих компонентов, универсальность в отношении к исходной дисперсности и химическому составу обрабатываемых компонентов.The objective of the invention is to increase the productivity of the device and the level of intensity of acoustic effects on the material being processed, to increase manufacturability in tuning to the operating mode of the device when changing the parameters of the expiration of fluid components, versatility in relation to the initial dispersion and chemical composition of the processed components.
Задача решается тем, что в устройстве диспергирования суспензий, содержащем корпус с направленными навстречу друг другу струеформирующими устройствами со средством закручивания потока, центральные каналы которых сообщены с расположенной соосно с ними тороидальной камерой посредством кольцевого канала, сливной патрубок, согласно решению кольцевой канал образован двумя паралельными плоскостями торцов струеформирующих устройств, одно из которых выполнено из двух частей - неподвижной и подвижной - резонатора, который выполнен из образивно устойчивого материала, например фторопласта, при этом в подвижной части струеформирующего устройства выполнена выходная часть сопла и часть тороидальной камеры, образующая с частью тороидальной камеры, расположенной в корпусе, резонансную полость, которая сообщена со сливным патрубком посредством кольцевого отверстия и сливной камеры, а резонатор выполнен контактирующим через кольца из упругого материала с поверхностью неподвижной части струеформирующего устройства и с поверхностью корпуса.The problem is solved in that in a dispersion device of suspensions containing a housing with flow-forming devices directed towards each other with means for swirling the flow, the central channels of which are in communication with the toroidal chamber located coaxially with them through the annular channel, the drain pipe, according to the decision, the annular channel is formed by two parallel planes the ends of the jet-forming devices, one of which is made of two parts - stationary and movable - of the resonator, which is made of the image an obviously stable material, for example fluoroplastic, while in the movable part of the jet-forming device there is an outlet part of the nozzle and a part of the toroidal chamber, forming with the part of the toroidal chamber located in the housing, a resonance cavity that is in communication with the drain pipe through an annular hole and a drain chamber, and the resonator made contacting through rings of elastic material with the surface of the fixed part of the jet forming device and with the surface of the housing.
Отличительными признаками являются:Distinctive features are:
- кольцевой канал образован двумя параллельными плоскостями торцов струеформирующих устройств (что упрощает конструкцию и инициирует условия столкновения потоков с максимальным использованием энергии кавитации);- the annular channel is formed by two parallel planes of the ends of the jet forming devices (which simplifies the design and initiates the conditions for the collision of flows with maximum use of cavitation energy);
- одно из струеформирующих устройств выполнено из двух частей - неподвижной и подвижной - резонатора (что упрощает конструкцию при добавлении исполнительных функций и повышает уровень энергетического воздействия на обрабатываемые частицы);- one of the jet-forming devices is made of two parts - a fixed and a moving - resonator (which simplifies the design by adding executive functions and increases the level of energy impact on the processed particles);
- в подвижной части выполнена выходная часть сопла и часть тороидальной камеры, образующая с частью тороидальной камеры, расположенной в корпусе, резонансную полость (что при конструктивной простоте обеспечивает возможность усиления энергетического воздействия на обрабатываемое вещество);- in the movable part, the outlet part of the nozzle and part of the toroidal chamber are formed, which forms, with the part of the toroidal chamber located in the housing, a resonance cavity (which, with structural simplicity, makes it possible to enhance the energy impact on the substance being processed);
- резонансная полость сообщена со сливным патрубком посредством кольцевого отверстия и сливной камеры (что сокращает путь движения обрабатываемой среды, снижает гидравлическое сопротивление, способствует повышению производительности);- the resonant cavity is in communication with the drain pipe by means of an annular hole and a drain chamber (which shortens the path of the medium being processed, reduces hydraulic resistance, and improves productivity);
- резонатор выполнен из абразивно устойчивого материала, например фторопласта (что обеспечивает высокую надежность и снижение износа конструктивных элементов при работе с различными по химическому составу и дисперсности измельчаемыми частицами);- the resonator is made of an abrasively stable material, for example fluoroplastic (which provides high reliability and reduced wear of structural elements when working with crushed particles of different chemical composition and dispersion);
- резонатор выполнен контактирующим через кольца из упругого материала с поверхностью неподвижной части струеформирующего устройства и с поверхностью корпуса (что обеспечивает технологичность использования, связанную с автоматическим входом в режим резонансных колебаний резонатора в широком диапазоне расходов прокачиваемой среды без дополнительной поднастройки).- the resonator is made in contact through rings of elastic material with the surface of the fixed part of the jet forming device and with the surface of the body (which ensures the manufacturability of use associated with the automatic entry into the resonant mode of resonant oscillations of the resonator in a wide range of flow rates of the pumped medium without additional adjustment).
Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию "новизна". Сравнение заявляемого решения с аналогами не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии его критерию "изобретательский уровень". Изобретение поясняется чертежом, где представлен продольный разрез устройства.Thus, the claimed solution meets the criterion of "novelty." Comparison of the proposed solutions with analogues did not allow us to identify in them the features that distinguish the claimed solution from the prototype, which allows us to conclude that it meets the criterion of "inventive step". The invention is illustrated in the drawing, which shows a longitudinal section of the device.
Устройство диспергирования суспензий содержит корпус 1 с направленными навстречу друг другу струеформирующими устройствами 2 и 3 со средством закручивания потока в виде тангенциально расположенных патрубков 4 и 5, центральные каналы 6 и 7 сообщены с расположенной соосно им тороидальной камерой 8 посредством кольцевого канала 9, который образован двумя параллельными плоскостями торцов струеформирующих устройств. Одно струеформирующее устройство выполнено из двух частей - неподвижной 10 и подвижной - резонатора 11. В подвижной части выполнена выходная часть сопла 12 и часть 13 тороидальной камеры, образующая с частью 14 тороидальной камеры, расположенной в корпусе 1, тороидальную резонансную полость, которая посредством кольцевого отверстия 15 и сливной камеры 16 сообщена со сливным патрубком 17. В корпусе 1 установлено упругое кольцо 18, на которое опирается резонатор, отделенный от неподвижной части струеформирующего устройства зазором 19 с расположенным в последнем упругим кольцом 20. Устройство диспергирования суспензий работает следующим образом.The suspension dispersion device comprises a housing 1 with jet forming devices 2 and 3 directed towards each other with flow swirling means in the form of tangentially arranged nozzles 4 and 5, the central channels 6 and 7 are in communication with the toroidal chamber 8 located coaxially with it, through an annular channel 9, which is formed by two parallel planes of the ends of the jet forming devices. One jet-forming device is made of two parts — the stationary 10 and the moving — resonator 11. In the moving part, the output part of the nozzle 12 and the toroidal chamber part 13 are formed, which forms, with the toroidal chamber part 14 located in the housing 1, a toroidal resonant cavity, which is provided through an annular hole 15 and the drain chamber 16 is in communication with the drain pipe 17. An elastic ring 18 is mounted in the housing 1, on which a resonator is supported, separated from the fixed part of the jet forming device by a gap 19 with in the last elastic ring 20. A device for dispersing suspensions works as follows.
Через тангенциально расположенные патрубки 4 и 5 в заданной пропорции твердого к жидкому подается под избыточным давлением суспензия в струеформирующие устройства 2 и 3 с образованием двух противоположно закрученных потоков, движущихся встречно. Потоки сталкиваются, после чего движутся через кольцевой канал истечения 9, при этом происходит диспергирование компонентов за счет встречного столкновения струй, сопровождающегося высокочастотными колебаниями и кавитационными эффектами. Высокочастотные колебания усиливаются резонатором 11 с амплитудой колебаний последнего, зависящей, в частности, от степени упругости колец 18 и 20. Далее поток струйно в радиальных направлениях движется по каналу истечения 9 с дополнительным кавитационным эффектом за счет разрыва струй и попадает в тораидальную камеру 8, где закручивается и проходит дополнительную высокочастотную акустическую обработку вибрирующим резонатором 11, и через кольцевое отверстие 15 поступает в сливную камеру 16, а затем на выход через патрубок 17.Through the tangentially arranged nozzles 4 and 5 in a predetermined proportion of solid to liquid, a suspension is supplied under pressure to the jet-forming devices 2 and 3 with the formation of two oppositely swirling flows moving in the opposite direction. The streams collide, after which they move through the annular channel of the outflow 9, with the dispersion of the components due to the oncoming collision of the jets, accompanied by high-frequency oscillations and cavitation effects. High-frequency oscillations are amplified by the resonator 11 with the oscillation amplitude of the latter, which depends, in particular, on the degree of elasticity of the rings 18 and 20. Further, the stream flows radially in the radial directions along the flow channel 9 with an additional cavitation effect due to the breaking of the jets and enters the toroidal chamber 8, where twists and undergoes additional high-frequency acoustic processing by the vibrating resonator 11, and through the annular hole 15 enters the drain chamber 16, and then to the exit through the pipe 17.
Кавитационные эффекты последовательно инициируются при столкновении потоков при движении в кольцевом канале, на входе в тороидальную камеру, в тороидальной камере - резонансной полости. Кавитация при столкновении в основном инициируется микрозавихрениями, возникающими от двух сталкивающихся потоков, имеющих дополнительную встречную закрутку, т.к. каждый центр микрозавихрений является источником кавитационных пузырьков. Кавитация в кольцевом канале возникает при возникновении локальных разрежений, образующихся в результате разрыва потока на струи и одновременной высокочастотной обработки работающим в колебательном режиме резонатором.Cavitation effects are sequentially initiated when flows collide when moving in an annular channel, at the entrance to a toroidal chamber, and in a toroidal chamber, a resonance cavity. Cavitation during a collision is mainly initiated by micro-eddies arising from two colliding flows with an additional counter-swirl, because each center of micro-eddies is a source of cavitation bubbles. Cavitation in the annular channel occurs when local rarefactions occur as a result of flow discontinuity in the jet and simultaneous high-frequency processing by a resonator operating in an oscillatory mode.
Кавитация на входе в самой тороидальной камере инициируется вихревыми потоками, возникающими частично от столкновения вращающегося жидкого тороида обрабатываемой суспензии и струй, "накачивающих" тороид, а частично от высокочастотной обработки, которой подвергается жидкий тороид поверхностью резонатора и частично вихревыми процессами, происходящими в центре тороидальной камеры - резонансной полости.Cavitation at the entrance to the toroidal chamber itself is initiated by vortex flows, partially arising from the collision of a rotating liquid toroid of the suspension being processed and the jets pumping the toroid, and partially from the high-frequency processing, which the liquid toroid undergoes by the resonator surface and partially by the vortex processes occurring in the center of the toroidal chamber - resonant cavity.
Резонатор входит в режим колебаний под воздействием скоростного напора потока, действующего на поверхность входной части сопла 12 в резонаторе и стремящегося прижать корпус резонатора к упругому опорному кольцу 18, противодействующего скоростного напора встречного потока из центрального канала 7 струеформирующего устройства 3, которому сопротивляется упругое кольцо 20, местного разрежения в зоне, ограниченной поверхностями кольцевого канала 9, создающего силы, притягивающие резонатор к струеформирующему устройству 3, противодействующих сил опорного кольца из упругого материала. Резонатор, выполненный "плавающим" между двумя упругими кольцами, способен входить в режим автоколебаний при сравнительно небольших расходах обрабатываемой среды, а выполнение последнего из фторопласта позволяет значительно снизить абразивный износ поверхностей резонатора и продлить срок службы последнего. Работа устройства диспергирования в режиме автоколебаний позволяет обрабатывать поток суспензии одновременно в подвижной части струеформирующего устройства, являющейся резонатором при столкновении встречных потоков, в кольцевом канале истечения, в тороидальной камере, что в значительной мере увеличивает длительность высокочастотной обработки.The resonator enters into oscillation mode under the influence of the flow velocity head acting on the surface of the inlet part of the nozzle 12 in the resonator and tending to press the resonator body against the elastic support ring 18, which counteracts the flow velocity head from the central channel 7 of the jet forming device 3, to which the elastic ring 20 resists, local rarefaction in the area limited by the surfaces of the annular channel 9, creating forces attracting the resonator to the jet forming device 3, counteracting Force supporting ring of a resilient material. A resonator made “floating” between two elastic rings is able to enter the self-oscillation mode at relatively low flow rates of the medium being processed, and the execution of the latter from fluoroplastic can significantly reduce the abrasive wear of the resonator surfaces and extend the service life of the latter. The operation of the dispersion device in the self-oscillation mode allows you to process the suspension flow simultaneously in the moving part of the jet-forming device, which is the resonator in the collision of oncoming flows, in the annular flow channel, in the toroidal chamber, which significantly increases the duration of high-frequency processing.
Устройство диспергирования суспензий обеспечивает повышение производительности и уровня интенсивности акустического воздействия на обрабатываемый материал, повышение технологичности в настройке на рабочий режим при изменении параметров жидкотекучих компонентов, обеспечивает универсальность в отношении к исходной дисперсности и химического состава обрабатываемых компонентов.The suspension dispersion device provides an increase in the productivity and intensity level of the acoustic impact on the material being processed, an increase in manufacturability in tuning to the operating mode when changing the parameters of the fluid components, provides universality with respect to the initial dispersion and chemical composition of the processed components.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003132011/03A RU2275965C2 (en) | 2003-10-31 | 2003-10-31 | Device for dispersing suspension |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003132011/03A RU2275965C2 (en) | 2003-10-31 | 2003-10-31 | Device for dispersing suspension |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003132011A RU2003132011A (en) | 2005-04-27 |
| RU2275965C2 true RU2275965C2 (en) | 2006-05-10 |
Family
ID=35635686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003132011/03A RU2275965C2 (en) | 2003-10-31 | 2003-10-31 | Device for dispersing suspension |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2275965C2 (en) |
-
2003
- 2003-10-31 RU RU2003132011/03A patent/RU2275965C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003132011A (en) | 2005-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4248387A (en) | Method and apparatus for comminuting material in a re-entrant circulating stream mill | |
| US20040074979A1 (en) | High impact waterjet nozzle | |
| CA2667620A1 (en) | Liquid treatment apparatus and methods | |
| US20070102546A1 (en) | Ring jet nozzle and process of using the same | |
| US4944602A (en) | High pressure homogenizing apparatus | |
| RU2275965C2 (en) | Device for dispersing suspension | |
| US3058673A (en) | Apparatus for pulverizing material | |
| US5131544A (en) | Device for selectively separating particles in a liquid, in particular for cleaning fibrous paper suspensing | |
| US3404778A (en) | Hydrocyclone | |
| CN216856955U (en) | Jet flow nozzle | |
| JP3682585B2 (en) | Nozzle, nozzle assembly, and diffusion method | |
| CN109395666B (en) | Integrated convection type reactor | |
| JPH01215354A (en) | Crushing and coating device | |
| RU2374448C1 (en) | Water jet nozzle | |
| RU2139120C1 (en) | Liquid degasser | |
| SU1570751A1 (en) | Emulgator | |
| RU2165020C1 (en) | Hydraulic giant nozzle | |
| RU2611867C1 (en) | Nozzle of disk injector | |
| JPH02152559A (en) | Pulverizing and coating device | |
| SU1586758A1 (en) | Powder disperser | |
| RU2118205C1 (en) | Edipol burner | |
| JP4160010B2 (en) | Fluid control valve | |
| SU1586759A1 (en) | Rotary apparatus of impact action | |
| RU2040325C1 (en) | Hydrodynamic dispersive apparatus | |
| RU2118911C1 (en) | Jet-vortex chamber |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091101 |