SU1720699A1

SU1720699A1 - Material dispersing and mixing device

Info

Publication number: SU1720699A1
Application number: SU894712242A
Authority: SU
Inventors: Валерий Сергеевич Ямщиков; Александр Иванович Шульгин; Михаил Тимофеевич Заховаев; Олег Викторович Скворцов; Михаил Владимирович Махоткин; Людмила Ивановна Назарова
Original assignee: Московский Горный Институт
Priority date: 1989-06-29
Filing date: 1989-06-29
Publication date: 1992-03-23

Abstract

Изобретение относитс кгорноперера- батывающей промышленности и может быть использовано дл приготовлени тонкодисперсных систем, диспергировани , смешивани , эмульгировани реагентов. Целью изобретени вл етс повышение Изобретение относитс к горной, в частности к горноперерабатывающей промышленности , и может быть использовано дл приготовлени тонкодисперсных систем, диспергировани глинисто-песчаных горных пород, смешивани , эмульгировани и растворени в воде реагентов различного рода, а также дл подготовки пульпы к флотации. Цель изобретени - повышение степени дисперсности и устойчивости дисперсных систем за счет интенсификации турбулентного и вращательного движени суспензий. 2 степени дисперсности и устойчивости дисперсных систем за счет интенсификации турбулентного и вращательного движени суспензии. Устройство состоит из источника колебаний 1, корпуса 2, подвод щего 3 и отвод щего 4 патрубков и насадки 5 с ци- линдроконическими отверсти ми 6. Цилин- дроконические отверсти размещены по окружности и выполнены с последовательным увеличением их диаметров. Под действием источника колебаний в суспензии формируетс низкочастотное акустическое поле и на выходе цилиндрических частей отверстий насадки образуютс вибрационные затопленные струи. Разница гидродинамических сопротивлений дл отверстий с различными диаметрами цилиндрической части приводит к турбулентному вращательному движению суспензии. Обработанна суспензи отводитс через патрубок 4 за счет избыточного давлени в камере 7 корпуса 2. 3 ил. Н а фиг. 1 представлен вертикальный разрез устройства дл диспегировани и смешивани материалов; на фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1 в случае двух цилиндроко- нических отверстий; на фиг.З - сечение по А-А на фиг.1 в случае шести цилиндрокони- ческих отверстий. Устройство содержит источник колебаний 1, корпус 2, подвод щий 3 и отвод щий 4 патрубки, насадку 5 с цилиндроконически- ми отверсти ми 6, обращенными большими основани ми к источнику колебаний 1, размещенными по окружности с последоваv Р t ГО о о о юThe invention relates to the refining industry and can be used for the preparation of finely dispersed systems, dispersing, blending, emulsifying reagents. The object of the invention is to enhance the invention. The invention relates to the mining industry, in particular to the mining industry, and can be used to prepare finely dispersed systems, disperse clay-sandy rocks, mix, emulsify and dissolve various kinds of reagents in water, and also to prepare pulp for flotation. . The purpose of the invention is to increase the degree of dispersion and stability of dispersed systems due to the intensification of turbulent and rotational movement of suspensions. 2 degrees of dispersion and stability of dispersed systems due to the intensification of the turbulent and rotational motion of the suspension. The device consists of an oscillation source 1, body 2, supply 3 and outlet 4 nozzles and nozzle 5 with cylindrical openings 6. The cylindrical holes are arranged around the circumference and are made with a consistent increase in their diameters. Under the action of an oscillation source, a low-frequency acoustic field is formed in the suspension and vibrating jets are formed at the exit of the cylindrical parts of the nozzle holes. The difference in hydrodynamic resistance for holes with different diameters of the cylindrical part leads to a turbulent rotational movement of the suspension. The treated suspension is discharged through the nozzle 4 due to the overpressure in the chamber 7 of the housing 2. 3 Il. H and FIG. 1 shows a vertical section through a device for dispensing and mixing materials; FIG. 2 shows a section along A-A in FIG. 1 in the case of two cylindrical openings; FIG. 3 is a section along A-A in FIG. 1 in the case of six cylindrical conic holes. The device contains an oscillation source 1, a housing 2, an inlet 3 and an outlet 4 inlets, a nozzle 5 with cylindrical-shaped openings 6, with large bases facing the oscillation source 1, placed circumferentially with a sequence P t

Description

тельным увеличением их диаметров . Приtelny increase their diameters. With

этом корпус 2 разделен насадкой 5 на камеры: верхнюю 7 и нижнюю 8.This case 2 is divided by nozzle 5 into chambers: the upper 7 and lower 8.

Устройство работает следующим образом . После заполнени корпуса 2 суспензией включают источник колебаний 1. В суспензии формируетс низкочастотное акустическое поле, и на выходе цилиндрических частей отверстий б насадки 5 формируютс вибрационные затопленные струи. Насадка 5 обладает гидродинамической анизотропией сопротивлений движению суспензии в различных направлени х, Так, при движении источника колебаний 1 вверх объем суспензии , прошедшей через насадку 5, больше объема суспензии . прошедшего через насадку 5 при движении источника колебаний 1 вниз. Таким образом осуществл етс направленное виброперемещение суспензии. Обработанна суспензи отводитс через отвод щий патрубок 4 за счет избыточного давлени в камере 7 корпуса 2.The device works as follows. After the housing 2 is filled with the suspension, the source of oscillations 1 is turned on. A low-frequency acoustic field is formed in the suspension, and vibrating jets are formed at the exit of the cylindrical parts of the holes 6 of the nozzle 5. Nozzle 5 has a hydrodynamic anisotropy of resistance to movement of the suspension in different directions. Thus, when the source of oscillation 1 moves up, the volume of the suspension passing through the nozzle 5 is greater than the volume of the suspension. passed through the nozzle 5 when moving the source of oscillation 1 down. Thus, the suspension is displaced by vibration. The treated slurry is discharged through the discharge pipe 4 due to the overpressure in the chamber 7 of the housing 2.

Отверсти б насадки 5 имеют различные диаметры цилиндрических частей, т.е. различные местные гидродинамические сопротивлени , причем величина потерь напора на местных сопротивлени х обратно пропорциональна сечению вытекающего потока суспензии, т. е. площадки цилиндрической части отверсти . Таким образом, чем больше диаметр отверсти , тем меньше гидродинамическое сопротивление и потери напора и тем больше расход.The holes b of the nozzle 5 have different diameters of the cylindrical parts, i.e. various local hydrodynamic resistances, and the magnitude of the pressure losses on the local resistances is inversely proportional to the cross section of the outflow of the suspension flow, i.e. the area of the cylindrical part of the aperture. Thus, the larger the bore diameter, the lower the hydrodynamic resistance and pressure loss and the greater the flow rate.

Дл двух отверстий насадки 5 (фиг.2), одно из которых имеет больший диаметр цилиндрической части, наблюдаетс следующа картина.For two holes of the nozzle 5 (Fig. 2), one of which has a larger diameter of the cylindrical part, the following picture is observed.

При движении источника колебаний 1 вверх на выходе отверстий 6 формируютс вибрационные гидродинамические затопленные цилиндрические струи. Напор на выходе отверсти с большим диаметром цилиндрической части больше напора на выходе второго отверсти . В силу различных сопротивлений наблюдаетс и разница в передаче колебаний через Отверсти . Это приводит к формированию в камере 7 корпуса 2 сложного, неравномерного, последовательно измен ющегос гидродинамического профил , эффекта запаздывани стурй. что вызывает интенсивное вращательное движение суспензии в вертикальной плоскости. Сущность вращательного движени заключаетс в организации неоднородной структуре виброакустического пол за счет градиентов действи вибрационных затопленных струй и инерционных свойств суспензии, сдвижений линий токов. Вращение суспензии будет происходить в сторону от отверсти с большим диаметром цилиндрической части к отверстию с меньшим диаметром.As the oscillating source 1 moves upwards, vibrating hydrodynamic submerged cylindrical jets form at the exit of the apertures 6. The pressure at the exit of the hole with a large diameter of the cylindrical part is greater than the pressure at the exit of the second hole. Due to different resistances, there is also a difference in the transmission of oscillations through the Holes. This leads to the formation in the chamber 7 of the housing 2 of a complex, uneven, successively changing hydrodynamic profile, the effect of sturium. which causes intense rotational movement of the suspension in the vertical plane. The essence of the rotational movement lies in the organization of the inhomogeneous structure of the vibroacoustic field due to the gradients of the action of the vibrating submerged jets and the inertial properties of the suspension, displacement of the current lines. The rotation of the suspension will occur in the direction from the hole with a large diameter of the cylindrical part to the hole with a smaller diameter.

Вращательное движение суспензии увлекает кавитационные пузырьки, и они, осциллиру и пульсиру в. поле создаваемого вибрационными стру ми, давлени , про- возвод т дополнительное воздействие на суспензию. При этом каждый пузырек вл етс своего рода излучателем колебаний,The rotational movement of the suspension entrains cavitation bubbles, and they, to the oscillator and pulsar. the field created by the vibrating jets, the pressure, carries out an additional effect on the suspension. In addition, each bubble is a kind of oscillation emitter,

воздействующих на микроструктуру суспензии . Охлопывающиес кавитационные пузырьки вызывают мощные микроударные волны, разрушающие частицы твердой фазы суспензии; пульсирующие с собственнойaffecting the microstructure of the suspension. The collapsing cavitation bubbles cause powerful micro-shock waves that destroy the particles of the solid phase of the suspension; pulsing with own

частотой пузырьки интенсифицируют процесс межфазного массопереноса; осциллирующие с частотой возбуждающих колебаний пузырьки усиливают общий уровень турбулизации потоков суспензии, и,frequency bubbles intensify the process of interfacial mass transfer; oscillating bubbles with a frequency of exciting oscillations increase the overall level of turbulence in suspension flows, and,

наконец, движущиес во вращающемс потоке пузырьки увеличивают перемешивание фаз и компонентов суспензии .Finally, bubbles moving in a rotating flow increase the mixing of the phases and components of the suspension.

На фиг.З представлено сечение варианта насадки 5 в установке, представленнойOn fig.Z presents the cross section of a variant of the nozzle 5 in the installation represented

на фиг.1, котора содержит шесть цилинд- роконических отверстий, причем их диаметры последовательно увеличиваютс по часовой стрелке. В данном случае движение суспензии имеет более сложный вид за счетin Fig. 1, which contains six cylindrical conic holes, with their diameters successively increasing in a clockwise direction. In this case, the movement of the suspension has a more complex form due to

суперпозиции действий вибрационных затопленных струй. Наблюдаетс также циклический направленный поток суспензии, но в данном случае он представл ет собойsuperposition of the action of vibrating submerged jets. There is also a cyclic directional flow of the suspension, but in this case it represents

сложение локальных (системы двух отверстий ) вращательных движений в единый поток , движущийс как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскост х.the addition of local (system of two holes) rotational motions into a single stream, moving in both vertical and horizontal planes.

При- суперпозиции действи вибрационных затопленных струй циклический поток суспензии направлен от отверсти с большим диаметром цилиндрической части к меньшему (как в Случае двух цилиндроконических отверстий), что приводит к общему вращательному движению суспензии. В том месте, где происходит обратный переход от отверсти с максимальным диаметром к минимальному , наблюдаетс пучность гидродинамического потока, но при этом вращательное движение суспензии остаетс направленным, а турбулизаци возрастает.In the superposition of the action of vibrating submerged jets, the cyclic flow of the suspension is directed from the orifice with a large diameter of the cylindrical part to the smaller one (as in the case of two cylindrical-conical apertures), which leads to a general rotational motion of the suspension. In the place where the reverse transition from the orifice with the maximum diameter to the minimum occurs, an antinode of the hydrodynamic flow is observed, but the rotational motion of the suspension remains directional and the turbulization increases.

Одновременное движение суспензии в горизонтальной и вертикальной плоскост хThe simultaneous movement of the suspension in the horizontal and vertical planes

вл етс объемным движением, при этом увеличиваетс общее количество кавитаци- онных пузырьков , удерживаемых в суспензии потоками, что увеличивает турбулизацию и эффективность диспергировани .is a volumetric motion, with an increase in the total number of cavitation bubbles held in suspension by the streams, which increases the turbulization and dispersion efficiency.

Изобретение позвол ет повысить степень дисперсности систем, повысить устойчивость приготавливаемой суспензии, снизить длительность процесса.The invention allows to increase the degree of dispersion of the systems, to increase the stability of the prepared suspension, to reduce the duration of the process.

Фор мула изобретени Formula of invention

Устройство дл диспергировани и смешивани материалов, включающее источник колебаний, корпус, подвод щий иA device for dispersing and mixing materials, including a source of vibrations, a housing, a supply and

отвод щий патрубки и наседку с размещенными по окружности цилиндроконйческйми отверсти ми, отличающеес тем, что, с целью повышени степени дисперсности и устойчивости дисперсных систем за счет интенсификации турбулентного и вращательного движени суспензии, отверсти в насадке выполнены с последовательным увеличением их диаметров.the outlet nozzles and the hen are arranged with cylindrical holes located around the circumference, characterized in that, in order to increase the degree of dispersion and stability of disperse systems due to the intensification of the turbulent and rotational movement of the suspension, the holes in the nozzle are made with a consistent increase in their diameters.

Фиг. 2FIG. 2

Фие.1Phie.1

Фие.ЗFi.Z

Claims

The claims 5

A device for dispersing and mixing materials, including a vibration source, a housing, inlet and outlet pipes and a hen with cylinder-shaped holes arranged around the circumference, characterized in that. in order to increase the degree of dispersion and stability of disperse systems due to the intensification of the turbulent and rotational motion of the suspension, the holes in the nozzle are made with a sequential increase in their diameters.