Агрегат для получения эмульсий
EMULSION PRODUCING UNIT

Предлагаемое изобретение предназначено для получения стойких эмульсий и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности.
Известен центробежный диспергатор-смеситель, включающий корпус, патрубки подвода и отвода обрабатываемой среды, закрытое лопастное колесо и расположенные концентрично колесу перфорированные кольца, на периферии лопастного колеса концентрично жестко закреплены два перфорированных кольца с радиальным зазором относительно располагающегося между ними, установленного неподвижно на корпусе перфорированного кольца. [Патент РФ на полезную модель №81098, МПК B01J 19/00, опубл. 10.03.09 БИ №7].
К недостаткам данного устройства следует отнести невысокую степень диспергирования и перемешивания исходных жидкостей, приводящие к недостаточной стойкости получаемой эмульсии.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является агрегат для получения эмульсий, содержащий устройства загрузки и выгрузки, вертикальный цилиндрический корпус с крышкой, вертикальный вал с размещенным на нем диском, и конической насадкой, на внутренней поверхности которой установлены ребра, внутри конической насадки соосно размещен отражатель, состоящий из набора горизонтальных колец, расстояния между которыми возрастает пропорционально уменьшению объемной плотности потока по его сечению, а под корпусом расположена емкость для сбора эмульсии, снабженная насосом и соединенная трубопроводом с приемной камерой [Патент РФ 2441694, МПК B01F 3/08, опубл. 10.02.12 БИ №4].
К недостаткам данного устройства следует отнести невысокую степень диспергирования и перемешивания исходных жидкостей, приводящие к недостаточной стойкости получаемой эмульсии.
Задачей данного изобретения является создание агрегата, позволяющего качественно диспергировать и перемешивать капли исходных жидкостей, что позволит получить стойкую эмульсию.
Поставленная задача достигается тем, что в агрегате для получения эмульсий, содержащем устройства загрузки и выгрузки, вертикальный корпус с крышкой, вертикальный вал с размещенным на нем диском, и конической насадкой, на внутренней поверхности которой установлены ребра, соосно конической насадке размещен отражатель, а под корпусом расположена емкость для сбора эмульсии, снабженная насосом и соединенная трубопроводом с приемной камерой, на крышке установлены кольцевыми рядами с возможностью вертикального перемещения эластичные элементы, контактирующие своими нижними частями с верхней гранью конической насадки, причем длина эластичных элементов в рядах увеличивается от внутреннего ряда к внешнему, а ребра, установленные на внутренней поверхности конической насадки, выполнены в виде плоских пластин треугольной формы, одной стороной - нижней соединяются с диском, и имеют на поверхности сквозные и глухие отверстия, расположенные в шахматном порядке, причем диаметр глухих отверстий больше чем сквозных, привод вертикального перемещения эластичных элементов размещен на крышке.
На фиг. 1 показан агрегат для получения эмульсий.
На фиг. 2 представлено (4:1) ребро с отверстиями.
Агрегат для получения эмульсий содержит устройства загрузки 1 и 2 и выгрузки 3, вертикальный корпус 4 с крышкой 5. Во внутреннем объеме вертикального корпуса установлен вертикальный вал 6 с размещенным на нем вращающимся диском 7 и конической насадкой 8. На внутренней поверхности конической насадки 8 установлены ребра 9. Соосно конической насадке 8 размещен отражатель 10. Под корпусом 4 расположена емкость 11 для сбора эмульсии, снабженная насосом 12 и соединенная трубопроводом 13 с приемной камерой 14. На крышке 5 установлены кольцевыми рядами с возможностью вертикального перемещения эластичные элементы 15, контактирующие своими нижними частями с верхней гранью конической насадки 8. Длина эластичных элементов 15 в рядах увеличивается от внутреннего ряда к внешнему. Ребра 9, установленные на внутренней поверхности конической насадки 8, выполнены в виде плоских пластин треугольной формы, одной стороной - нижней пластины соединяются с вращающимся диском 7. На поверхностях пластин выполнены сквозные 16 и глухие 17 отверстия, расположенные в шахматном порядке. Вертикальное перемещение эластичных элементов 15 осуществляется от привода 18, размещенного на крышке 5.
Агрегат работает следующим образом.
Несмешивающиеся жидкости поступают из устройств загрузки 1 и 2 в приемную камеру 14, далее из которой поступают на вращающийся диск 7, под действием центробежных сил жидкости отбрасываются к периферии диска 7 и захватываются ребрами 9. При взаимодействии с ребрами 9 (их обтеканием, течением по боковым поверхностям ребер и слиянием потоков) происходит предварительное диспергирование и смешение капель исходных жидкостей. Далее предварительно сформированная эмульсия поднимается по внутренней поверхности конической насадки 8. Достигнув ее, верхней части происходит взаимодействие эмульсии с эластичными элементами 15 контактирующими своими нижними частями с верхней гранью конической насадки 8. При этом взаимодействии наблюдается интенсивное дробление эмульсии, разделение ее на отдельные, многократно разделяющиеся и сливающиеся струи и потоки капель. Это приводит к эффективному перемешиванию и диспергированию, способствующему получению стойкой эмульсии. Далее потоки капель и струи эмульсии срываются с конической насадки 8 и образованный дисперсный поток ударяется об отражатель 10. В процессе удара происходит третья (окончательная) стадия формирования стойкой эмульсии. За счет ударного взаимодействия происходит интенсивное смешение, дробление и слияние капель и струй, приводящее к повышению стойкости и качества получаемой эмульсии.
Далее сформированная эмульсия попадает в емкость 11 для сбора эмульсии и накапливается. После ее заполнения подача исходных жидкостей через устройства загрузки 1 и 2 прекращается. С целью усреднения и повышения стойкости насосом 12 эмульсия через трубопровод 13 подается в приемную камерой 14 и процесс повторяется.
За счет того, что на крышке 5 установлены кольцевыми рядами с возможностью вертикального перемещения эластичные элементы 15, контактирующие своими нижними частями с верхней гранью конической насадки 8, удается повысить интенсивность перемешивания и диспергирования в зоне схода жидкостей с конической насадки 8 и сформировать мелкодисперсный поток капель и струй.
Благодаря тому, что длина эластичных элементов 15 в рядах увеличивается от внутреннего ряда к внешнему, происходит поочередное взаимодействие жидкостей с каждым рядом: сначала с внутренним рядом самых коротких эластичных элементов 15, затем с рядами эластичных элементов 15 большей длины, которые деформированы внешней поверхностью конической насадки 8, а далее с внешним рядом эластичных элементов, имеющих наибольшую длину. При таком взаимодействии обеспечивается эффективное диспергирование и перемешивание.
С целью повышения интенсивности перемешивания и диспергирования внутри конической насадки 8 размещены ребра, выполненные в виде плоских пластин треугольной формы, одной стороной - нижней соединенные с диском 7. Турбулизация потоков, усиливающая диспергирование и перемешивание, обеспечивается также за счет наличия сквозных 16 и глухих 17 отверстий, расположенных в шахматном порядке, причем диаметр глухих отверстий больше чем сквозных. При взаимодействии со сквозными отверстиями 16 поток делится на струи, переходит с ребра на ребро и интенсивно перемешивается. Наличие глухих отверстий 17 обеспечивает закрутку потока на поверхностях ребер 9, что интенсифицирует турбулизацию, диспергирование и перемешивание.
С целью изменения деформации среднего кольцевого ряда эластичных элементов 15 на крышке 5 размещен привод вертикального перемещения 18.
Заявленный агрегат для получения эмульсий позволяет качественно диспергировать и перемешивать капли исходных жидкостей и получить стойкую однородную эмульсию.