Ультразвуковое устройство для получениясуспензий и эмульсий

н 1 827 39 ОП ИСАН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических.084(088.8) по делам изобретений ц открытий. Р. Шаутенов, К,) Заявител азахской С ститут металлург 54) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕ СУСПЕНЗИЙ И ЭМУЛЬСИЙ Изобретение относится к устройствам для получения высокодисперсных суспензий и эмульсий и может быть использовано в обогащении полезных ископаемых, химической, пищевой промышленности, а также других отраслях промышленности, где осуществляется гомогенизация и массообмен.Известен ультразвуковой гидродинамический излучатель, содержащий корпус, эжекторную трубку, вкладыш с многозаходной ленточной резьбой и осевым отверстием, вихревую камеру, кольцевой магнит 1.В вихревой камере этого устройства за счет взаимодействия вращающегося и осевого потоков жидкости возникают пульсации и акустические колебания, под действием которых осуществляется процесс диспергирования.В устройствах данного типа имеется принципиальный недостаток - забивание регулируемой щели, образованной конусом эжекторной трубки и осевым отверстием вкладыша, по которой частично проходит рабочая жидкость, эжектирующая диспергируемую жидкость. Сечение регулируемой щели при работе данных аппаратов составляет доли миллиметра и при их эксплуатации с использованием в производственных условиях технической воды как рабочей жидкости происходит забивание щели инородными включениями, содержащимися в воде.Это приводит к снижению или даже по тере эжектирующей способности и соответственно к дестабилизации работы устройства, вплоть до полной его остановки,Наряду с этим данные излучатели необеспечивают тонкой дисперсности эмуль сии вследствие того, что кавитация, являющаяся основным диспергирующим фактором при получении частиц малых (единицы микронов) размеров, в аппаратах такого типа развита недостаточно.15 Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ультразвуковое устройство для обработки суспензий н эмульсий, которое содержит цилиндрический корпус, вих ревую камеру, вкладыш с винтовой нарезкой и осевым отверстием, сопло, парораспределитель в виде перфорированного стакана и патрубок подачи пара 2,Степень дисперсности в данном устройстве по сравнению с вышеуказанными аппаратами выше за счет дополнительной паровой кавитации, однако она недостаточно высока, Диспергируемое вещество подается по осевому отверстию вкладыша в виде 30 сплошного потока, в результате чего проис 827139ходит проскок через аппарат крупных (более 100 мкм) частиц, имеющий место приработе с вязкими веществами, что, в своюочередь, снижает эффективность диспергирования.В данном устройстве также не устраненпринципиальный недостаток; ненадежностьработы за счет забивания регулируемойщели, образованной конусом сопла и осевым отверстием вкладыша, инороднымиприсутствующими в рабочей жидкости, особенно в настоящее время, когда вследствиенедостатка воды многие обогатительныефабрики Казахстана и других республик втехнологических процессах используют оборотную воду, в которой имеются механические примеси: щепа, песок и т. д. Это ведетк снижению эжектирующей способности и,как следствие, к снижению эффективностидиспергирования.Целью изобретения является повышениенадежности в работе устройства и интенсификация процесса диспергирования.Поставленная цель достигается тем, чтов известном устройстве, содержащем цилиндрический корпус, вкладыш с винтовойнарезкой, вихревую камеру, сопло и патрубок подачи перегретого пара, сопло закреплено в осевом отверстии вкладыша без зазора, а патрубок подачи перегретого параразмещен коаксиально внутри эжектора.В результате размещения патрубка подачи перегретого пара внутри эжектора осуществляется распыление эмульгируемойжидкости паром. За счет такого исполнения эжекторного узла устройства в вихревой камере создается тонкодисперсное облако, которое взаимодействует с тангенциально закрученным вихревым потокомдиспергирущей жидкости, в результате чеговозникает сильная турбулизация потоков иакустические колебания.При этом важно, что эмульгируемаяжидкость вводится в вихревой поток в диспергированном на капельки виде, а пар,распадаясь на бы строконденсирующиесяпузырьки, способствует повышению процесса диспергирования за счет паровой кавитации.В данном случае применение перегретогопара оказывается полезным, во-первых, врезультате использования его эжектирующе-распылительного действия, и, во-вторых, в результате создания в вихревой камере режима кавитационного диспергирования эмульгируемой жидкости. Следовательно, в предлагаемом устройстве за счеттонкодисперсного распыления эмульгируемого агента достигается его развитая активная поверхность, что обеспечивает равномерное распределение его по всему объему вихревой камеры, которое в совокупности с кавитационным режимом в той жекамере значительно интенсифицирует процесс диспергирования,5 1 О 15 20 25 зо 35 40 45 50 55 00 65 Установка сопла во вкладыше без зазора исключает забивание вкладыша инородными включениями, присутствующими в эмульгирующем аген те (техническая вода в случае применени.я водных эмульсий). Благодаря этому повышается надежность работы и ликвидируется потеря эжектирующей способности устройства, поддерживается стабильная работа данного устройства в течение длительного времени его эксплуатации.На чертеже показано предлагаемое устройство в разрезе. Устройство содержит цилиндрический корпус 1, сопло 2, осевое положение которого регулируется регулировочной шайбой 3, воронку 4, вкладыш 5 с многозаходной винтовой нарезкой, вихревую камеру 6, крышку 7 с выходным отверстием 8. Внутри сопла установлен патрубок 9 подачи перегретого пара, который фиксируется по оси сопла при помощи ребер 10. Вкладыш имеет осевое отверстие 11, в котором без зазора установлено сопло 2.Устройство для получения суспензий и эмульсий работает следующим образом.Эмульгирующая жидкость (вода в случае приготовления водных эмульсий) поступает под давлением через входное отверстие в корпус 1 и по винтовой нарезке вкладыша 5 тангенциально в вихревую камеру 6, образуя вихревой тангенциальный гидродинамический поток. Эмульгируемая жидкость, подаваемая через сопло 2, увлекается струей перегретого пара, который поступает по патрубку 9. В результате эжектирующего и распыливающего действия пара эмульгируемая жидкость вводится в вихревую камеру 6 в осевом направлении в виде тонкодисперсного облака. В вихревой камере при взаимодействии осевого и вихревого тангенциального потоков возникает турбулизация, пульсации и акустические колебания, способствующие процессу диспергирования,Предлагаемое устройство опробовано в лабораторных условиях: осуществлялось сравнительное эмульгирование в воде трудноэмульгируемого флотореагента - таллового масла при помощи известного устройства по прототипу и при помощи предлагаемого устройства. При этом оценкой эффективности и надежности работы в сравниваемых устройствах служила величина эжекции и дисперсность получаемой эмульсии, обусловленная эжекцией в зависимости от продолжительности работы устройств при неизменных входных параметрах воды и пара. Дисперсный состав получаемой при этом эмульсии определялся по классу 20 мкм, как обладающему высокой флотоактивностью. Эжекцию замеряли вакуумметром со шкалой деления от 0 до - 1 ати.827139 на входе в аппарат 3 ати. Расход пара на один аппарат 4,2 кг/ч. Эжекция в сравниваемых устройствах задавалась одинаковой и составляла 400 мм вод. ст,Результаты опытов сведены в таблицу, где приведены дисперсный состав эмульсии и эжектирующая способность сравниваемых устройств в зависимости от продолжительности их работы. Устройство Параметры устройств О,1 Известное Дисперсность эмульсии по кл, - 20 мкм, %Эжекция, мм вод, ст. 80400 70 32060300 30 100 15 50 90400 Предлагаемое Дисперсность эмульсии по кл. - 20 мкм, э,Эжекция, мм вод. ст,90 40090390 среднем на 30% и повысить технологические показатели флотационного обогащения.формула изобретения Ультразвуковое устройство для получения суспензий и эмульсий, содержащее корпус, патрубок подачи перегретого пара и соосно размещенные в корпусе сопло, вкладыш с винтовой нарезкой и осевым отверстием и вихревую камеру, отличающ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе и интенсификации процесса диспергирования, сопло закреплено в осевом отверстии вкладыша, а патрубок подач перегретого пара установлен коаксиально внутри сопла. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР354903, кл. В 06 В 1/18, 1970.2. Авторское свидетельство СССР по заявке2585474, кл. В 01 Г 11/02, 1978(прототип). Испытания сравниваемых устройств проводились в течение 8 ч, пробы эмульсий на дисперсный анализ отбирались через каждые 2 ч, через эти же промежутки измерялась эжекция данных устройств.П р и м е р. Эмульгируемый реагент - талловое масло. Эмульгирующая жидкость - техническая вода. Давление воды на входе в аппарат 2,5 ати, Давление пара Как видно из таблицы, эжектирующая 10 способность предлагаемого устройства не изменяется от заданной, вследствие этого количество частиц менее 20 мкм, обладающих высокой флотоактивностью, составляет 90% и данный класс дисперсности в процентном отношении сохраняется на всем протяжении времени испытаний.А за время испытаний устройство по прототипу ухудшило свою работу по сравнению с предлагаемым устройством в резуль тате потери эжектирующей способности за счет забивания вкладыша, инородными включениями (песок, щепа и т, д.), имеющимися в эмульгирующей жидкости. Поэтому количество частиц класса 20 мкм за метно уменьшается и к окончанию испытаний составляет всего 15%.Результаты проведенных опытов дают основание считать, что реализация разработанного устройства, например, для 30 эмульгирования флотореагентов, позволит за счет более полного использования последних и повышения их реакционной способности сократить расход реагентов в Показатель при длительности испытания, ч827139 едактор Н Осипов тано рект ипография, пр. Сапунова аказ 1134 рЗНПО Поиск оставитель Т, Зубарева Текред Л, Куклина Изд. М 378 Тираж 581 Подпнсносударствеиного комитета СССР по делам изобретений и открыти 113035, Москва, Ж.35, Раушская набд. 415