SU1111802A1 - Гидродинамический диспергатор - Google Patents

Abstract

1. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ДИСПЕРГАТОР , содержащий вертикальный цилиндрический корпус, в.котором по высоте расположены подвижные горизонтальные диски с отверсти ми и между дисками размещена шарова  насадка , отличающийс  тем, что, с целью повышени  его эффективности в работе, диски свободно установлены на шаровой насадке и снабжены цилиндрическими направл ющими. размещенными на их боковой поверхности . 2. Диспергатор по п.1, о т л и чающийс  тем, что диаметр насадки , рассто ние между дисками и диаметр отверстий в них уменьшаютс  по ходу движени  потока, при этом рассто ние между дисками определ етс  соотношением °1Д-2 24 t, Cfm где е, и е. рассто ние между двум  предыдущими и последующими по ходу потока дисками соответственно; %2 и %, диаметр шаров насадки между двум  предыдущими и последующими дисками соответственно. 3, Диспергатор по п. 1, о т л и ч а ю щ ий с   тем, что диски вьтолнены дво ковогнутыми.

Description

t 1

Изобретение относитс  к устройствам дл  приготовлени  водных суспензий и эмульсий и может быть непользовано в отрасл х промьЕиленнос--ти , где требуетс  получение тонкодисперсных суспензий и эмульсий.

Известно устройство дл  приготовлени  бурового раствора и регулировани  его свойств, содержащее корпус и размещенный в корпусе отража ; 1ельный узел,выполненный в виде р да дисков с отверсти ми, которые расположены по кондентрическим окружност м с попеременным смещением в р ДУ til.

Однако это устройство, использующее энергию удара потока о преп тствие , отличаетс  недостаточно похптым использованием кинетической энергии потока жидкости в пространстве между двум  смежными дисками, возможностью образовани  застойных зон в углах многокамерного устройства , сложностью регулировани  режима работы и недостаточной степенью дисперсности и однородности обрабатываемой суспензии, что требует непрерывной или многократной обработки.

Наиболее близким к изобретению по Технической сущности  вл етс  гидродинамический диспергатор, содержащий вертикальный цилиндрический корпус , внутри которого по высоте расположены подвижные горизонтальные диски с отверсти ми, между дисками раз-, мещена шарова  насадка 21,

Однако в известном устройстве также недостаточно полно используетс  кинетическа  энерги  потока.жидкоети в пространстве между двум  смежными дисками и не всегда можно получить достаточную степень дисперсности и однородности обрабатываемой суспензии . При этом-невозможно поддерживать стабильный режим обработки средь по мере износа шаровой насадки. Цель изобретени  -- повышение эффективности работы устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в гидродинамическом диспергаторе , содержащем вертикальный циг лиидрический корпус,в котором по пысо те расположены подвижные горизонтальные диски с отверсти ми и между дисками размещена шарова  насадка, диски своОодно установлены на шаровой наслдке и снабжены цилиндричес18022

кими направл ющими, размещенньми на их боковой поверхности.

При этом диаметр насадки, рассто ние между дисками и диаметр отверс5 тий в них уменьшаютс  по ходу движени  потока5 а рассто ние между дисками определ етс  соотношением

i, g: в,

,

где 2 и 5.2 - рассто ние между двум  предыдущими и последующими по ходу потока дисками соответственно;

idm, и otiu - диаметр шаров насадки

между двум  предыдущими и последующими дисками соответственно.

Кроме того, диски могут быть выполнены дво ковогнутыми.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на 1ФИГ. 2 - сечение А-А на фиг 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг, 1;

на фиг. 4 - дво ковогнутый диск, общий вид; на фиг. 5 - сечение В-В на фиг, 4о

Гидродинамический диспергатор состоит из цилиндрического корпуса 1 ,, дисков 2э шаровой насадки 3; решеток 4 и 5, упорного кольца 65 муф 7 и 8, прз,гжины 9. Диски 2 снабжены цилиндрическими направл ющими 10, размещенными на их боковой поверхности .

Обрабатываемый низкодисперсный раствор (суспензи  или эмульси ) под давлением 2-10 МПа поступает через решетку 4 в первый каскад диспергатора (полость между двум  дисками), где, проход  толщу шаровой насадки, раздел етс  на множество отдельных струй. Каждый поток характеризуетс  последовательным чередованием зон повышенного и пониженного давлени  за счет геометрии каналов, образованнь х плотной упаковкой шаров. При этом происходит многократное соударение и турбулизаци  струй, сопровождающиес  их соударением с шарам истиранием твердой фазы и эмульгированием водонерастворимых добавок. Кроме того, при определенной скороети дБИлсени  истока,, опреде:  юш,ийс  расходом прокачиваемой жидкости и сечением провод щих каналов,, в том числе отверстии в дисках и диаметром шаров, могут возникать ультразвуковы колебани  и кавитаци  в местах расши рени  каналов, увеличивающие эффективность диспергировани . На выходе из первого каскада пото вторично раздел етс  на множество струй и через отверсти  диска 2 поступает в следующий каскад, где опи--; санна  схема движени  повтор етс . Стабильность режима работы диспергатора ,а следовательно, и однородность суспензий и эмульсий обеспечиваютс  тем, что диски свободно установлены на шаровой насадке с возможностью осевого перемещени . Под действием потока обрабатываемой жидкости по мере износа шаровой насадки, заполн ющей каскады, диски перемещаютс  и способствуют восстановлению плотно упаковки шаров, а наличие цилиндрических направл ющих 10 на боковой поверхности дисков предупреждает перекос и заклинивание дисков при их перемещении. Фиксированному положению дисков после прекращени  пода-чи жидкости и снижени  давлени  способствует пружина 9, установленна  между рещеткой 4 и муфтой 7. Наличие нескольких каскадов, где прокачиваема  суспензи  или эмульси  подвергаютс  последовательной гидродинамической обработке во все более интенсивном режиме в св зи с уменьшением диаметров отверстий в дисках и диаметров шаров в каскадах, позвол ет получить на выходе из диспергатора высокодисперсные и однород ные по степени дисперсности растворы Увеличение интенсивности гидродинамического воздействи  на дисперсную фазу жидкостей в каждом последующем каскаде достигаетс  за счет последо вательного роста скорости ее движени  на выходе из дисков и внутри кас кадов. Дл  этого живое сечение каждо го последующего диска прин то меньши предьщущего. Регулиру  режим обработки путем изменени  диаметра отверстий в дисках и щаров ,а также коэффициента ускорени скорости потока и числа каскадов в диспергаторе, .можно получить суспензию и эмульсию с заданной степенью дисперсности и высокой стабильностью пбсле одного-двух циклов обработки. Технологические возможности дисперТатора ограничиваютс  гидравличес oit моицюстыо или рабочим давлением асосов, прокачивающих обрабатывамую жидкость. Общий перепад давлени  на дисператоре и, соответственно, гидравлиеска  мощность прокачивающего наоса определ ютс  диаметром отверсий в дисках и шаров, а также толщиной сло  шаров в каждом каскаде и их ислом. Поэтому с целью снижени  нергоемкости диспергатора рассто ние ежду дисками, регулируемое толщиной сло  шаров, установлено в каждом касаде по ходу движени  потока меньшим, ем в предьщущем каскаде. Как известно из гидравлики, при движении потока жидкости возникают сопротивлени , на преодоление которых затрачиваетс  определенна  часть энергии потока. Величина гидравлических сопротивлений, определ юща  гидравлическую мощность насосов дл  прокачивани  жидкости через систему, зависит от потерь напора по длине потока и местных потерь, св занных с внезапным изменением сечени  каналов и направлени  движени  потока. Дл  рассматриваемого случа  превалирукицими  вл ютс  местные гидравлические сопротивлени  на входе и выходе из отверстий дисков,а также при внезапных расширени х и сужени х, обует ловленных геометрией плотной упаковки шаров в каскадах. При этом в каждом каскаде по ходу движени  потока жидкости ввиду уменьшени  диаметра отверстий и шаров и роста скоростей Движени  потока суммарное гидравлическое сопротивление возрастает. Количество внезапных расширений и сужений потока  вл етс  наибольшим в толще шаров каждого каскада.Поэтому при посто нном гидравлическом сопротивлении на дисках, ограничивающих толщину сло  шаров, рассто ние между дисками определ ет общий перепад давлений на определенном каскаде диспергатора. В общем виде число расширений и сужений а в толще шаров каждого каскада обратно пропорционально диаметру шаров cf и определ соотношением где г рассто ние между дисками в каскаде.

С учетом достижени  равенства величины А в первом и последующем кас каде справедливо выражение

, или где и рассто ние между двум 

предыдущими и последующими по ходу потока дисками соответственно перво . го и последующего каскада; oltt, диаметр шаров насадки

между двум  предьщущими и последунмцими по ходу потока дисками соответственно в первом и последукнцем каскадах. Следовательно, поставленна  цель Достигаетс  при установке дисков в Каждом последующем каскаде а соответственно и толщине сло  шаров, на рассто нии, определ емом соотношением

Й,.

2 cfi,

При наличии пр мых углов между дисками и стенками корпуса дисперГатора в этих участках образуютс  застойные зоны, где э4и1 ективность диспергировани  снижаетс  и возможно скопление крупнодисперсных частиц Твердой фазы.

Дл  предотвращени  этого рабочие поверхности дисков выполн ют дву ковогнуть&1И (фиг, 4). При этом в результате косого удара струй о диск происходит дополнительное соударение встречных вихревых струй,, концентраци  их кинетической энерги и увеличение эффективности диспергировани .

Конкретное исполнение диспергатора , т.е. наружный диаметр корпуса , количество каскадов, расход и перепад давлени  обраб-атываемой дисперсной системы, определ ютс  в зависимости от области применени 

и технологических требований. Так , например, дл  приготовлени  и обработки промывочных жидкостей диспергатор может быть выполнен как в погруженном исполнении с установкой

в составе бурового снар да, так и в линии обв зки буровых насосов и гли ностанций.

Применение предлагаемого гидродинамического диспергатора способствует разрушению первичной структуры обрабатываемых суспензий (эмульсий) и их тонкому и однородному диспергированию при прохождении последовательных каскадов с увеличивающейс 

интенсивностью гидродинамргческого

воздействи  .Высока  стабильность получаемых суспензий и эмульсий достигаетс  также стабильным режимом обработки в каждом каскаде за счет сохранени 

плотной упаковки шаров по мере их износа.

Возможность и простота регулировани  в широких пределах рабочего режима диспергатора позвол ют получать высокодисперсные системы с заданными и посто нными свойствами через один-два цикла прокачивани  через устройство.

За счет указанных преимуществ на

15-20% снижаетс  расход дисперской Фазы, например глинопорошка или

эмульсолвз .а также химических реагентов дл  стабилизации и поддерживани  свойств суспензий и эмульсий.

А-А

Claims (3)

1. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ДИСПЕРГАТОР, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, в.котором по высоте расположены подвижные горизонтальные диски с отверстиями и между дисками размещена шаровая насадка, отличающийся тем, что, с целью повышения его эффективности в работе, диски свободно установлены на шаровой насадке и снабжены цилиндрическими направляющими, размещенными на их боковой поверхности.

2. Диспергатор по п.1, о т л и чающийся тем, что диаметр насадки, расстояние между дисками и диаметр отверстий в них уменьшаются по ходу движения потока, при этом расстояние между дисками определяется соотношением м——I, где 6« и - расстояние между двумя предыдущими и пос ледующими по ходу потока дисками соответственно;

и о1ц₂ диаметр шаров насадки между двумя предыдущими и последующими дисками соответственно.

3. Диспергатор по п. 1, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что диски выполнены двояковогнутыми.

11 11802