SU955994A1 - Устройство дл диспергировани и эмульгировани - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к устройствам дл  получени  высокодисперсных суспензий и эмульсий и может быть использовано в различных технологических процессах в химической,электронной , медицинской, строительной и других отрасл х промышле1«1ости.

Известны устройства, использующие энергию вращающегос  электромагнитного пол  дл  интенсификации процессов смешивани  эмульгировайи  и диспергировани  в движущемс  слое дискретных частиц с ферромагнитньми свойствами.

Известен смеситель непрерывного действи , содержащий размещенную внутри кольцевого источника вращающихс  магнитных полей камеру смешени  из немагнитного материала с введенными в нее феррсмагнитньми телами , провод щий и отвод щий трубопроводы , с целью, интенсификации перемешивани  и диспергировани  компонентов , источник вращающихс , электромагнитных полей выполнен в виде последовательно размещенных вдоль камеры смешени  трехфазных электромагнитов переменного тока, создающих в смежных зонах камеры магнитные пол  с противоположные

направлением вращени  1J. Однако такой смеситель не обеспечивает интенсивного равномерного перемешивани  по всему объему камеры,так как при вращении феррс агнитные частицы располагаютс  по периферии смесительной камеры, в центре ее отсутствует достаточно интенсивное перемешивание.

10

Известен также смеситель непрерывного действи , в котором с целью интенсификации перемешивани  и диспергировани  компонентов электромагниты одного контура смещены по

15 высоте и расположены под углом один к другому 2.

В смесителе степень дисперсности получаемого продукта несколько выце за счет перемещени 

20 диспергирующих феррс 1агнитных элементов , совершающих вращательно-скачущее движение по всему объему каждого КЗ контуров. Однако она недостаточно высока, так как решетки,

25 установленные на выходе из электромагнитных зон и преп тствующие уносу ферромагнитных элементов, создают дополнительное гидравлическое сопротивление, снижающее эффектив30 ность смесител . Наиболее близким к предложенному п-о конструкции и достигаемому эффекту  вл етс  устройство дл  диспергировани  эмульгировани , содержащее камеру смешени  из немагнит .ного материала, источник вращающегос  магнитного пол , размещенный снаружи камеры смешени , и патрубки ввода и.вывода материалов 3. Однако использование свободно перемещающегос  во вращающемс  магнитном поле сло  дискретных ферромагнитных частиц недостаточно дл  измельчени  твердой фазы суспензий до коллоидальных размеров. Кроме то го, вследствие недостаточной интенсивности процесса диспергировани  образуетс  широкий спектр геометрических размеров диспергированных частиц с наличием отдельных частиц крупных размеров. Эти недостатки не позвол ют получать качественные высокодисперсные суспензии и эмульсии и ограничивают область применени  устройства. Целью изобретени   вл етс  интенсификаци  процессов за счет нало жени  на смешиваемые материалы ульт развуковых колебаний. Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  диспергировани  и эмульгировани , содержащее камеру смешени  из немагнитного материала , источник вращающегос  магнитного пол , размещенный снаружи камеры смешени , и /патрубки ввода и-вывода материалов, снабжено камерой предварительной обработки материалов , выполненной из немагнитного материала и размещенной коаксиально внутри камеры смешени , линейным проводником тока, аксиально установленньм в камере предварительной обработки, и коаксиальными цилиндрическими обечайками, помещенными в камеры, причем в обечайках камеры смешени  выполнены чередующиес  в шахматном пор дке вырезы, а выхо камеры предварительной обработки соединен с входом камеры смешени , при этом рассто ние между соседним коаксиальными обечайками выбираетс ПО формуле d n-X/l , где п 1, 2. - длина волны колебаний в фе ромагнитной жидкости. На фиг.1 изображен продольный разрез устройства; на фиг.2 - сече ние А-А на фиг.1. Устройство дл  диспергировани  и эмульгировани  содержит выполнен ную из немагнитного материала цили рическую камеру 1 предварительной обработки материалов с патрубком 2 ввода материалов, соединенным с вв ной трубой 3, имеющей вырезы 4 дл  подачи материалов. В камере предва рительной обработки материалов выполнены также патрубки 5 и 6 вывода грубо- и тонкодисперсной фазы соответственно и р д коаксиально расположенных цилиндрических обечаек 7, установленных с зазором между вводной трубой 3 и корпусом 8 камеры 1 предварительной обработки материалов . Внутри камеры 1 предварительной обработки материалов аксиально расположен линейный проводник 9. Коаксиально с камерой 1 предварительной обработки материала-расположена выполненна  из немагнитного материала и имеюща  тороидальную форму камера смешени  10 с патрубками ввода 11 и вывода 12 материалов и р дом коаксиальных цилиндрических обечаек 13, которые смонтированы без зазорамежду верхней крышкой 14 камеры 10 и диском 15. При этом цилиндрические обечайки 13 имеют чередующиес  по длине и ширине каналов вьгрезы 16, Патрубок 6 вывода тонкодисперсной фазы и патрубок 11 ввода материалов соединены трубопроводом 17, имеющим патрубок 18 ввода эмульсии . Снаружи камеры 10 смешени  расположен источник 19 вращающегос  магнитного пол . Устройство работает следующим образом. Обрабатываема  суспензи  вместе с ферромагнитной жидкостью через патрубок 2 ввода материалов, вводную трубу 3 и вырезы 4 дл  подачи материалов поступает в камеру предварительной обработки. Источником -неоднородного магнитного пол  - проводником 9, содержащего компоне; ту, измен ющуюс  во временипо гармоническому закону, может быть, например, осевой пр молинейный проводник с током, измен ющимс  по гармоническому закону 1 D-cosu;-t , где 3 - амплитуда тока, LL) - частота. Ферромагнитна  жидкость, представл юща  собой коллоидный раствор различных ферромагнитных веществ в обычных жидкост х, обладает  рко выраженными магнитньми свойствами (значительным собственник магнитным моментом единицы объема). В ферромагнитной жидкости, наход щейс  в неоднородном магнитном поле, давление выше в тех местах, где сильнее магнитное поле. Если при этом напр женность пол   вл етс  периодической Функцией времени, то давление и скорость также станов тс  периодической функцией времени, и частицы жидкости совершают радиальные гармонические колебани  внутри цилиндрических обечаек 7. Таким образом , в ферромагнитной жидкости создаютс  пульсации давлени  и скорости , т.е. возбуждаютс  ультразвуковые колебани , разрушающие частиц твердой фазы раствора.

В то же врем  магнитные моменты частиц ферромагнитной жидкости поворачиваютс  по напр жению пол , создаваемого источником 19 вращающегос  магнитного пол , вследствие чего вращение пол  сопровождаетс  вращением частиц. Кажда  частица, увлека  близлежащие слои жидкости, становитс  центром микроскопическог вихр . При этом распределение внутреннего момента импульса в любом ограническом объеме всегда неоднородн уже из-за того, что вблизи неподвижных твердых границ полости вращение частиц затруднено. Вследствие этого усреднение микровихрей по физически малым элементам объема приводит к результирующему гидродинамическому движению, и ферромагнитна  жидкость приходит во вращательное движение, вовлека  в него и обрабатываемую суспензию.

Под действием центробежных сил наиболее крупные частицы суспензии перемещаютс  от центральных обечаек 7 камеры 1 к наружньм. В результате они проход т больший сулмарный путь до выхода из камеры 1 и подвергаютс  большему разрушающему воздействи ультразвукового пол , при этом состав дисперсной фазы усредн етс . Кроме того, если степень усреднени  дисперсной фазы недостаточна, грубодисперсна  фаза через патрубок 5 вывода может выводитьс  из камеры I и поступать на повторную обработку.

Тонкодисперсна  фаза суспензии через патрубок б вывода, трубопрово 17 и патрубок 11 ввода материалов поступает в камеру 10, где она под действием источников магнитных поле также приходит во вращение ив ней возбуждаютс  интенсивные ультразвуковые колебани . Под действием центрюбежных сил среда подаетс  через вырезы 16 в цилиндрических обечайках 13 в следующий от центра виток . Размеры и расположение по длине и ширине цилиндрических обечаек 13 вырезов 16 выбираютс  таким образом , чтобы при движении смеси происходило не разделение, а лишь ее усреднение . Перетекание жидкости чере вырезы 16 приводит к турбулизации потока, что способствует дополнительному интенсивному смерюниго компонентов и эмульгированию.

Обработанна  среда собираетс  в области между 15 и стенками камеры 10 и выводитс  через патрубки 12 вывода материалов,после чего может быть использована по технологическому назначению, либо поступает в устройство дл  выделени  ферромагнитной жидкости из среды

При проведении эмульгировани  обрабатываемые жидкости могут подаватьс  через патрубо| 13 ввода sMyjjbсий непосредственно в камеру 10, мину  камеру 1.

ЕСЛИ частицы твердой фазы ферромагнитной жидкости выполнены из магнитострикционного материала, то под действием переменного магнитного пол  источника 9 в обеих кгьмерах

устройства возникают дополнительные механические колебани , еще более повышающие эффективность процесса эмульгировани , и диспергировани . При выборе рассто ни  между соседними цилиндрическими обечайками в обеих камерах, равным ,

где ,2,а Л- длина волны

колебаний в ферромагнитной жидкости, амплитуда колебаний увеличиваетс ,

возбуждение ультразвуковых колебаний носит резонансный характер, что способствует повышению интенсивности диспергировани  и эмульгировани  компонентов . Величина rtv выбираетс  из

услови  получени  колебаний достаточной интенсивности и конструктивных соображений.

Таким образом, обрабатываема  среда, проход  последовательно ббе камеры, подвергаетс  многократному воздействию интенсивных ультразвуковых колебаний во всем объеме камер , что способствует измельчению механических примесей до коллоидальных размеров и усредн етс  по составу дисперсной фазы. В предлагаемом устройстве устранены зоны с пониженной циркул цией материала, что способствует значительному повышению эффективности процессов

Эмульгировани  и диспергировани .

Эффективность обработки суспензий и эмульсий можно регулировать изменением интенсивности ультразвуновых колебаний и скорости вращени  среды, что достигаетс  регулировкой источников магнитных полей.

Экспериментальна  проверка предлагаемого устройства показала, что использование устройства значительно повьапает степень дисперсности суспензий, увеличивает процентное содержание мелких частиц в суспензии и ее устойчивость в 2-2,5 раза, увеличивает однородность суспензии по размерам частиц, причем во фракционном составе отсутствуют крупные частицы, значительно превосход щие по своим линейным размерам

остальные. -Применение предлагаемого устройства дл  обработки непосредственно ферромагнитных жидкостей повышает стабильность во времени ее Физико-химических параметров,

т.е. ее устойчивость.

В насто щее врем  созданы ферромагнитные жидкости на основе самых различных жидкостей-носителей: воды, углеводородных соединений, кремнийорганических и фтороорганических масел, эфиров, спиртов и т.п., что позвол ет использовать предлагаемое устройство дл  обработки суспензий и эмульсий в различных технологических процессах.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает существенным положительным , эффектом, заключающимс  в значительной интенсификации процессов эмульгировани  и диспергировани  и повышении качества обрабатываемых суспензий и эмульсий.

Выбор рассто ни  между обечайка-ми 7 и 13 в обеих камерах 1 и 10, равнымсЗгп - , где п 1,2,3.......

позвол ет резко увеличить амплитуду ультразвуковых колебаний в обрабатываемой среде в обеих камерах (возбуждение , колебаний носит резонансный характер) и тем самым повысить эффективность диспергировани  и эмульгировани . .

Экспериментальное опробование предлагаемого устройства дл  приготовлени  .р да различных эмульсий и суспензий, показало, что значительно повышаетс  степень дисперсности суспензий, увеличиваетс  процентное содержание мелких частиц .в суспензии и ее устойчивость в 2-2,5 раза, увеличиваетс  однородность по размерам частиц, причем во фракционном составе отсутствуют крупные частиды,значительно превосход щие остальные по своим размерам. Например, приготовление с ПОМОЩЬЮ этого устройства составов дл  герметизации полупроводниковых приборов (в частности, на основе кремннйорганйческого лака КО-915 с различными наполнител ми) позволило, подн ть процент выхода годных приборов на 3,2%. .

Создание феррожидкостей на основе самых различных носителей позвол ет использовать предлагаемое устройство дл  обработки суспензий и эмульсий в самых технологических процес-, сах.

Claims (3)

1.Устройство дл  диспергировани  и эмульгировани , содержащее камеру смешени  из немагнитного материала,

источник вращгпощегос  магнитного пол , размещенный снаружи камеры смешени  , и патрубки ввода и вывода материалов, отличающеес  тем, что, с целью интенсификации

процессов путем наложени  на смешиваемые материалы ультразвуковых колебаний , оно снабжено кгилерой предварительной обработки материалов, выполненной из немагнитного материала и размещенной коаксиально внутри камеры смешени , линейным проводником тока, аксиально установленньи в камере предварительной обработки материалов, и коаксиальными цилиндрическими Обечайками, пс лещенньми в камеры, причем в обечайках камеры смешени  выполнены чередующиес  в шахматном пор дке вырезы, а выход камеры предварительной обработки

материалов соединен с входом камеры

смешени .

2.Устройство пд п. 1, отличающеес  тем, что рассто ние между соседникш коаксиальньми обечайками выбираетс  по формуле

.

где п -1,2;, .;.

А - длина волны колебаний в ферромагнитно й жидкости.

Источники информации,

прин тые во внимание при«экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 423489, кл. В 01 F 13/08, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР 611661, кл. В 01 F 13/08, 1976.

3.Авторское свидетельство СССР I 611662, кл. В 01 F 13/08, 1976 (прототип).