RU54815U1

RU54815U1 - UNIVERSAL DEVICE FOR DISPERSION AND EMULSING OF SOLUTIONS

Info

Publication number: RU54815U1
Application number: RU2006103937/22U
Authority: RU
Inventors: Чимит Сандабович Лайдабон; Аюр Чимитович Лайдабон
Original assignee: Чимит Сандабович Лайдабон
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2006-07-27

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для диспергирования, эмульгирования, смешивания и гомогенизации растворов и может быть использована при производстве топлива путем диспергирования жидкого и твердого топлива в воде, в энергетической отрасли, при производстве лакокрасочных материалов, пищевой промышленности, фармакологии и других отраслях народного хозяйства. Устройство содержит приемный бак 1, соединенный через подающий насос 2 с рабочей емкостью 3, в которой установлен гидродинамический излучатель 4, имеющий широкий спектр частот, регулируемый с помощью вентиля 5, установленного параллельно с насосом 2 и соединенного с манометром 6. Спектр частот излучателя 4 регулируют таким образом, чтобы обеспечить условие резонанса с собственной частой частиц раствора. Емкость 3 снабжена трубопроводами для удаления ненужных или вредных примесей, положения которых совпадают с верхним и нижним уровнями смеси в емкости. Между емкостью 3 и насосом 2 дополнительно могут быть установлены фильтры грубой очистки в виде трубопроводов с вентилями 11 и 12 и тонкой очистки 13. 2 з.п. ф-лы, 2 илл.The utility model relates to devices for dispersing, emulsifying, mixing and homogenizing solutions and can be used in the production of fuel by dispersing liquid and solid fuels in water, in the energy industry, in the manufacture of paints and varnishes, food industry, pharmacology and other sectors of the national economy. The device comprises a receiving tank 1, connected through a supply pump 2 with a working capacity 3, in which a hydrodynamic emitter 4 is installed, having a wide range of frequencies, controlled by a valve 5 installed in parallel with the pump 2 and connected to a pressure gauge 6. The frequency spectrum of the emitter 4 is regulated so as to provide a resonance condition with the eigenfrequency of the solution particles. The tank 3 is equipped with pipelines to remove unnecessary or harmful impurities, the positions of which coincide with the upper and lower levels of the mixture in the tank. Between the tank 3 and the pump 2, coarse filters can additionally be installed in the form of pipelines with valves 11 and 12 and fine filters 13. 2 cp f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к устройствам для диспергирования, эмульгирования, смешивания и гомогенизации растворов и может быть использована при производстве топлива путем диспергирования жидкого и твердого топлива в воде, в энергетической отрасли, при производстве лакокрасочных материалов, пищевой промышленности, фармакологии и других отраслях народного хозяйства.The utility model relates to devices for dispersing, emulsifying, mixing and homogenizing solutions and can be used in the production of fuel by dispersing liquid and solid fuels in water, in the energy industry, in the manufacture of paints and varnishes, food industry, pharmacology and other sectors of the national economy.

Диспергирование, эмульгирование и гомогенизация раствора - есть процесс дробления его твердых или жидких компонентов, приводящий к устойчивой, высокодисперсной и однородной смеси, обладающей необходимыми свойствами для ее использования. Для достижения цели необходимо, чтобы устройство обеспечило эффективное дробление твердых или жидких компонентов раствора при малых затратах энергии, очистку смеси от ненужных или вредных примесей.Dispersion, emulsification and homogenization of a solution is a process of crushing its solid or liquid components, leading to a stable, highly dispersed and homogeneous mixture with the necessary properties for its use. To achieve the goal, it is necessary that the device provides effective crushing of solid or liquid components of the solution at low energy costs, cleaning the mixture from unnecessary or harmful impurities.

Такой результат можно достигнуть в результате:Such a result can be achieved as a result of:

- размельчения частиц раствора до 5-20 мкм (чем меньше размеры частиц или дисперсность раствора, тем он устойчив), что можно достигнуть в свою очередь проведением процессов диспергирования и эмульгирования растворов с помощью ультразвуковых или акустических волн в резонансном режиме (По ходу диспергирования размеры частиц уменьшаются, следовательно, увеличиваются их собственные частоты. Поэтому, надо увеличивать и частоту волны). Также необходимо использовать ультразвуковые или акустические волны с широким спектром частот, т.к. размеры частиц имеют некоторый разброс.- grinding particles of the solution up to 5-20 μm (the smaller the particle size or dispersion of the solution, the more stable it is), which can be achieved in turn by carrying out the processes of dispersing and emulsifying solutions using ultrasonic or acoustic waves in resonance mode (In the course of dispersing, the particle sizes therefore, their natural frequencies decrease, therefore, the wave frequency must also be increased). It is also necessary to use ultrasonic or acoustic waves with a wide spectrum of frequencies, as particle sizes have some variation.

- диспергирования и эмульгирования всех компонентов раствора, независимо от их плотности (легкие компоненты всплывают, а твердые оказываются в - dispersing and emulsifying all components of the solution, regardless of their density (light components float, and solid ones turn out to be

нижней части раствора) в результате чего они не участвуют в обработке раствора.bottom of the solution) as a result of which they do not participate in the processing of the solution.

- удаления ненужных или вредных примесей раствора.- removal of unnecessary or harmful impurities of the solution.

Механические перемешивания и барботирование не дают должного эффекта. В настоящее время наибольшее применение на практике нашло устройство для диспергирования и эмульгирования растворов с применением ультразвука.Mechanical mixing and bubbling do not give the desired effect. At present, the device for dispersing and emulsifying solutions using ultrasound has found the greatest application in practice.

Например, известно устройство для диспергирования материалов в жидкой среде при воздействии ультразвука, содержащее корпус с крышкой, размещенный в ее нижней части ультразвуковой излучатель, соединенный с ним преобразователь, патрубок подвода сжатого газа (см. SU 1452572, МПК В 01 F 11/02, опубл. 23.01.89 г.)For example, it is known a device for dispersing materials in a liquid medium under the influence of ultrasound, comprising a housing with a cover, an ultrasonic emitter located in its lower part, a transducer connected to it, a compressed gas supply pipe (see SU 1452572, IPC B 01 F 11/02, publ. 01/23/89)

Однако, известные устройства обладают следующими недостатками:However, known devices have the following disadvantages:

1. В данных устройствах диспергирование, эмульгирование и гомогенизация растворов осуществляется акустическим потоком и при высоких амплитудах ультразвука - кавитацией. Притом, в этих устройствах используется одна частота и то не на резонансной частоте, что снижает эффективность обработки. Поэтому известное устройство является энергоемким.1. In these devices, dispersion, emulsification and homogenization of solutions is carried out by an acoustic stream and, at high amplitudes of ultrasound, by cavitation. Moreover, in these devices one frequency is used and that is not at the resonant frequency, which reduces the processing efficiency. Therefore, the known device is energy intensive.

2. Зона эффективного диспергирования и эмульгирования растворов находится в пределах 30-50 мм от излучателя и поэтому производительность подобных устройств чрезвычайно низка.2. The zone of effective dispersion and emulsification of solutions is within 30-50 mm from the emitter and therefore the performance of such devices is extremely low.

3. В данных устройствах в процессах диспергирования и эмульгирования растворов не участвуют легкие и тяжелые компоненты растворов. Поэтому готовый раствор представляет собой неоднородную смесь.3. In these devices, in the processes of dispersion and emulsification of solutions, light and heavy components of solutions are not involved. Therefore, the finished solution is a heterogeneous mixture.

4. Устройство требует дорогостоящего и сложного в обслуживании оборудования, что повышает себестоимость обработки раствора.4. The device requires expensive and difficult to maintain equipment, which increases the cost of processing the solution.

5. Не производится удаление ненужных или вредных компонентов раствора.5. Do not remove unnecessary or harmful components of the solution.

6. В известном устройстве не предусмотрено использование эффекта резонанса и нет возможностей для поддержания условия резонанса по ходу диспергирования, эмульгирования и гомогенизации растворов.6. The known device does not provide for the use of the resonance effect and there is no way to maintain the resonance conditions during dispersion, emulsification and homogenization of solutions.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство для приготовления эмульсии, включающее приемный бак, подающий насос, установленный после него гидродинамический эмульгатор с патрубками, емкость для эмульсии с патрубками (см. SU 1209265, МПК В 01 F 3/08, опубл. 07.02.86 г.)The closest in technical essence to the proposed utility model is a device for preparing an emulsion, including a receiving tank, a feed pump, a hydrodynamic emulsifier with nozzles installed after it, an emulsion tank with nozzles (see SU 1209265, IPC B 01 F 3/08, publ. 07.02.86 g.)

Однако, известное устройство имеет следующие недостатки:However, the known device has the following disadvantages:

1. Диспергирование и эмульгирование растворов осуществляется турбулентным потоком жидкости и при высоких скоростях- кавитацией. Поэтому гидродинамическое устройство для диспергирования, эмульгирования и гомогенизации растворов не обеспечивает высокую степень диспергирования, в принципе нельзя получить частицы размером менее 50-100 мкм.1. Dispersion and emulsification of solutions is carried out by a turbulent fluid flow and at high speeds, cavitation. Therefore, a hydrodynamic device for dispersing, emulsifying and homogenizing solutions does not provide a high degree of dispersion; in principle, particles smaller than 50-100 microns cannot be obtained.

2. В данных устройствах в процессах диспергирования, эмульгирования и гомогенизации растворов не участвуют легкие и тяжелые компоненты растворов. Поэтому готовый раствор представляет собой неоднородную смесь.2. In these devices, the processes of dispersion, emulsification and homogenization of solutions do not involve light and heavy components of solutions. Therefore, the finished solution is a heterogeneous mixture.

3. Не производится удаление ненужных или вредных компонентов смеси.3. Do not remove unnecessary or harmful components of the mixture.

4. В известном устройстве нет возможностей для поддержания условия резонанса по ходу диспергирования, эмульгирования и гомогенизации растворов.4. In the known device there is no way to maintain the resonance conditions during dispersion, emulsification and homogenization of solutions.

Технической задачей, решаемой заявляемой полезной моделью является получение высокодисперсной и устойчивой смеси, снижение себестоимости и получение раствора без вредных примесей.The technical problem solved by the claimed utility model is to obtain a highly dispersed and stable mixture, reducing costs and obtaining a solution without harmful impurities.

Техническим результатом полезной модели является получение однородной смеси с частицами размером менее 50 мкм, дешевизна и простота в обслуживании оборудования, обработка всех компонентов раствора независимо от их плотности.The technical result of the utility model is to obtain a homogeneous mixture with particles less than 50 microns in size, low cost and ease of maintenance of equipment, processing of all components of the solution, regardless of their density.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве, включающем приемный бак, соединенный через подающий насос с рабочей емкостью, гидродинамический излучатель, который The specified technical result is achieved by the fact that in the known device, including a receiving tank, connected through a feed pump with a working capacity, a hydrodynamic emitter, which

совместно с рабочей емкостью и подающим насосом образует замкнутый контур, согласно изобретению гидродинамический излучатель установлен в рабочей емкости и имеет широкий спектр частот, регулируемый с помощью вентиля, установленного параллельно с подающим насосом и соединенного с манометром, причем частоту излучателя регулируют таким образом, чтобы обеспечить условие резонанса с собственной частотой частиц раствора.together with the working tank and the feed pump forms a closed loop, according to the invention, the hydrodynamic emitter is installed in the working tank and has a wide range of frequencies, controlled by a valve installed in parallel with the feed pump and connected to a pressure gauge, and the emitter frequency is controlled in such a way as to ensure the condition resonance with the natural frequency of the particles of the solution.

Указанный технический результат достигается также тем, что согласно изобретению рабочая емкость дополнительно снабжена трубопроводами для удаления ненужных или вредных примесей, положения которых совпадают с верхним и нижним уровнями раствора в емкости.The specified technical result is also achieved by the fact that according to the invention, the working tank is additionally equipped with pipelines to remove unnecessary or harmful impurities, the positions of which coincide with the upper and lower levels of the solution in the tank.

Указанный технический результат достигается также тем, что согласно изобретению между рабочей емкостью и насосом дополнительно установлен фильтр тонкой очистки.The specified technical result is also achieved by the fact that according to the invention between the working capacity and the pump an additional fine filter is installed.

Отличием заявляемого устройства от известных является использование гидродинамического излучателя с широким спектром частот, что позволяет диспергировать частицы разных размеров. При этом спектр частот излучателя регулируют с помощью вентиля и таким образом поддерживают условие резонанса по ходу обработки раствора (равенство частоты гидродинамического излучателя собственной частоте частиц раствора). Это обеспечивает эффективное дробление твердых и жидких компонентов раствора при малых затратах энергии, что позволяет получить однородную устойчивую смесь с размером частиц менее 50 мкм.The difference between the claimed device from the known is the use of a hydrodynamic emitter with a wide spectrum of frequencies, which allows dispersing particles of different sizes. In this case, the frequency spectrum of the emitter is controlled by a valve, and thus the resonance condition is maintained during processing of the solution (the frequency of the hydrodynamic emitter is equal to the natural frequency of the solution particles). This provides effective crushing of solid and liquid components of the solution at low energy costs, which allows to obtain a homogeneous stable mixture with a particle size of less than 50 microns.

Заявляемое устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображено устройство, на фиг.2 - то же с дополнительной установкой фильтров.The inventive device is illustrated by drawings, where in Fig.1 schematically shows the device, in Fig.2 - the same with the additional installation of filters.

Устройство (см. фиг.1) содержит приемный бак 1 с вентилем для компонентов раствора (в зависимости от обрабатываемого раствора количество баков 1 может быть несколько) с вентилем, соединенный через подающий насос 2 с рабочей емкостью 3, в которой установлен гидродинамический излучатель 4, имеющий широкий спектр частот, The device (see figure 1) contains a receiving tank 1 with a valve for the components of the solution (depending on the solution being processed, the number of tanks 1 may be several) with a valve connected via a supply pump 2 to a working tank 3 in which a hydrodynamic emitter 4 is installed, having a wide range of frequencies,

регулируемый с помощью вентиля 5, установленного параллельно с насосом 2 и соединенного с манометром 6. Спектр частот излучателя 4 регулируют таким образом, чтобы обеспечить условие резонанса с собственной частотой частиц раствора в емкости 3. Рабочая емкость 3 устройства снабжена трубопроводами с вентилями 7 для слива готового раствора, 8, 9, 10 - для повторного эмульгирования и диспергирования соответственно раствора, легких компонентов раствора, тяжелых компонентов раствора.adjustable with a valve 5 installed in parallel with the pump 2 and connected to a pressure gauge 6. The frequency spectrum of the emitter 4 is adjusted so as to ensure a resonance condition with the natural frequency of the solution particles in the tank 3. The working capacity 3 of the device is equipped with pipelines with valves 7 for draining the finished product solution, 8, 9, 10 - for re-emulsification and dispersion of the solution, light components of the solution, heavy components of the solution, respectively.

Емкость 3 также дополнительно может быть снабжена трубопроводами с вентилями для удаления ненужных или вредных примесей соответственно 11 - для слива тяжелых примесей и 12 - слива легких примесей (см. фиг.2). Эти трубопроводы играют роль фильтров грубой очистки.The tank 3 can also be additionally equipped with pipelines with valves for removing unnecessary or harmful impurities, respectively 11 for draining heavy impurities and 12 for draining light impurities (see figure 2). These pipelines play the role of coarse filters.

Между рабочей емкостью 3 и насосом дополнительно может быть установлен фильтр 13 для тонкой очистки.Between the working tank 3 and the pump, an additional filter 13 can be installed for fine cleaning.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Компоненты раствора из приемного бака 1 постепенно прокачивают через насос 2 в рабочую емкость 3, где находится жидкая часть раствора. При этом происходит предварительное диспергирование и эмульгирование раствора, что исключает первичное расслоение раствора в емкости 3. В связи с тем, что по ходу диспергирования и эмульгирования размеры частиц уменьшаются, в процессе обработки раствора регулируют спектр частот гидродинамического излучателя 4 с помощью вентиля 5 и манометра 6 и поддерживают в системе давление, соответствующее условию резонанса с собственной частотой частиц раствора. При закрытых вентилях 7, 11, 12 и открытых вентилях 8, 9, 10 насос 2 совместно с гидродинамическим излучателем 4 и рабочей емкостью 3 образуют замкнутый контур. Слив готового раствора осуществляют по трубопроводу с вентилем 7.The components of the solution from the receiving tank 1 are gradually pumped through the pump 2 into the working tank 3, where is the liquid part of the solution. In this case, the preliminary dispersion and emulsification of the solution occurs, which eliminates the initial separation of the solution in the tank 3. Due to the fact that during the dispersion and emulsification the particle sizes are reduced, the frequency spectrum of the hydrodynamic emitter 4 is controlled using valve 5 and a pressure gauge 6 and maintain in the system a pressure corresponding to the resonance condition with the natural frequency of the solution particles. With closed valves 7, 11, 12 and open valves 8, 9, 10, the pump 2 together with the hydrodynamic emitter 4 and the working capacity 3 form a closed loop. Drain the finished solution is carried out through a pipeline with valve 7.

Диспергирование и эмульгирование раствора в зависимости от свойств его компонентов может происходить по трем различным схемам (см. фиг.2):Dispersion and emulsification of the solution depending on the properties of its components can occur in three different schemes (see figure 2):

1. Если первичный раствор не расслаивается, что происходит, если все компоненты раствора имеют приблизительно одинаковую плотность, он при 1. If the primary solution does not stratify, what happens if all components of the solution have approximately the same density, it at

диспергировании раствора проходит через вентиль 8, а для слива готового раствора используют вентиль 7. По мере необходимости может быть использован фильтр тонкой очистки 13.dispersing the solution passes through the valve 8, and to drain the finished solution using the valve 7. As necessary, a fine filter 13 can be used.

2. Если в качестве компонентов используют легкие или тяжелые частицы, то соответственно при диспергировании и эмульгировании используют вентили 9 или 10.2. If light or heavy particles are used as components, then valves 9 or 10 are used respectively for dispersion and emulsification.

3. Если раствор содержит ненужные или вредные примеси разной плотности, то диспергирование и эмульгирование раствора происходит при открытом вентиле 8, а удаление легких или тяжелых частиц примеси осуществляется в процессе его обработки соответственно с помощью трубопроводов с вентилями 12 или 11, играющих роль фильтров грубой очистки.3. If the solution contains unnecessary or harmful impurities of different densities, the dispersion and emulsification of the solution occurs when valve 8 is open, and light or heavy particles of the impurity are removed during its processing, respectively, using pipelines with valves 12 or 11, which play the role of coarse filters .

При проведении экспериментальных исследований заявляемого устройства (контрольные диспергирования лакокрасочных материалов и эмульгирования нефтепродуктов в воде):When conducting experimental studies of the claimed device (control dispersion of paint and varnish materials and emulsification of oil products in water):

1. Получены однородные и высокодисперсные смеси со средними размерами частиц 5-20 мкм, которые не расслаиваются в течение 4-8 месяцев,1. Received a homogeneous and highly dispersed mixture with an average particle size of 5-20 microns, which do not exfoliate for 4-8 months,

2. По удельной энергоемкости устройство по аналогу превышал заявляемое устройство в несколько раз, а устройство по прототипу превышал заявляемое устройство на 100-150%.2. In terms of specific energy consumption, the device by analogue exceeded the claimed device by several times, and the device according to the prototype exceeded the claimed device by 100-150%.

Таким образом, заявляемая модель представляет собой универсальное устройство, позволяющее диспергирование и эмульгирование растворов, состоящих из любых компонентов, до размеров частиц менее 50 мкм.Thus, the claimed model is a universal device that allows the dispersion and emulsification of solutions, consisting of any components, to particle sizes less than 50 microns.

Claims

1. A universal device for dispersing and emulsifying solutions, including a receiving tank connected through a feed pump to a working tank, a hydrodynamic emitter, which together with a working tank and a feed pump form a closed loop, characterized in that the hydrodynamic emitter is installed in the working tank and has a wide frequency spectrum, regulated by a valve installed in parallel with the feed pump and connected to a pressure gauge, and the frequency of the emitter is regulated in such a way To ensure the resonance condition with the natural frequency of the solution particles.

2. The device according to claim 1, characterized in that the working tank is additionally equipped with pipelines to remove unnecessary or harmful impurities, the positions of which coincide with the upper and lower levels of the solution in the tank.

3. The device according to claims 1 and 2, characterized in that between the working capacity and the pump an additional fine filter is installed.