ЭЛЕКТРОГИДРОУДАРНЫЙ ЭМУЛЬГАТОР ЖИДКОСТЕЙ

Полезная модель относится к установкам, предназначенным для выработки качественных, долгохранящихся эмульсий.
Известен способ смешения компонентов в жидкой среде по патенту РФ на изобретение №2130334, МПК B01F 3/08, опубл. 20.05.99 г, заключающийся в относительном перемещении слоев смешиваемой среды в неподвижном аппарате лопастями или другими рабочими элементами мешалки, отличающийся тем, что смешивание проводят динамоа-симметричной мешалкой, гидравлическое сопротивление которой при вращении по часовой стрелке резко отличается от гидравлического сопротивления мешалки при вращении ее против часовой стрелки, кроме того, организуют непрерывно чередующиеся разгонный и тормозной режимы смешивания, первый из которых характеризуется тем, что смешиваемой среде сообщают заданную кинетическую энергию путем вращения в ней мешалки в сторону ее малого сопротивления, а второй режим характеризуется торможением мешалки, причем разгонный режим переключают на тормозной, как только кинетическая энергия смешиваемой среды становится больше верхнего заданного значения, а тормозной режим переключают на разгонный, как только кинетическая энергия смешиваемой среды становится меньше нижнего заданного значения.
Недостаток длительность процесса приготовления эмульсии и ее низкое качество.
Известен роторно-пульсационный аппарат по патенту РФ на изобретение №2124935, МПК В01Р 5/06, опубл. 20.01.99 г. Изобретение относится к гомогенизаторам и позволяет повысить качество готового продукта, а также снизить энергозатраты. Гомогенизатор содержит корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, в котором соосно установлены диски ротора и статора с отверстиями. Отверстия на дисках ротора и статора расположены по противоположно направленным спиралям Архимеда. Шаг спирали Архимеда составляет 1,1÷1,3 диаметра отверстий.
Недостатки большие затраты энергии.
Известно устройство для изготовления жидкого топлива по патенту РФ на изобретение №2105042, МПК C10L 1/18, опубл. 20.02.98 г, содержащее цилиндрический смеситель с осевым каналом ввода первого компонента и боковыми каналами ввода второго компонента смеси, отличающееся тем, что оно снабжено двумя емкостями с входными патрубками, четырьмя вентилями и насосом с двумя входными патрубками, соединенными соответственно с первой емкостью непосредственно, а с второй через первый вентиль, вход которого объединен с входом второго вентиля и подключен к второй емкости, при этом выходы насоса и второго вентиля соединены соответственно с осевым и боковыми каналами смесителя, выход которого подключен через третий и четвертый вентили к первой емкости и выходу устройства соответственно, причем смеситель выполнен с завихрителями, каналы ввода второго компонента выполнены в виде трубок с изогнутым концом, расположенных в боковых отверстиях корпуса, при этом завихрители размещены в полости корпуса соосно с ним, а изогнутые концы трубок расположены за соответствующими завихрителями в кавитационной зоне.
Недостатки сложность конструкции и неудобство в обслуживании.
Известен способ получения водоугольной суспензии по патенту РФ на изобретение №2054455, МПК C10L 1/32, опубл. 20.02.96 г., пототип.
Суспензия готоится путем мокрого измельчения бурого угля с водой при 30-90°C с получением гидросмеси, содержащей 35-45 мас.% твердой фазы, нагрева ее до 200-300°C под давлением 1,5-10 МПа, охлаждения гидросмеси до 30-90°C и сброса давления после барометрической обработки до 0,3-1,0 МПа, отделения парогазовой смеси от образующейся суспензии до получения готового продукта и смешенияее с исходной водой для нагрева последней до 30-90°C и введения поверхностно-активной добавки, отличающийся тем, что мокрое измельчение бурого угля проводят до фракции 1-3 мм и после барометрической обработки гидросмеси проводят вторичное измельчение угля в пароструйной мельнице до фракции 200-300 мкм, при этом нагрев гидросмеси до 200-300°C осуществляют одновременно по всему объему токами высокой частоты в реакторе нагрева сверхвысоких частот со скоростью подачи гидросмеси, обеспечивающей время пребывания ее в интервале указанных температур 1-30 мин.
Недостаток устройство не применимо для смешивания жидкостей.
Задачи создания полезной модели: обеспечение качественного приготовления эмульсии из смеси двух или более жидкостей.
Достигнутый технический результат обеспечение получения очень тонких, доглохранящихся эмульсий и ускорение процесса ее приготовления.
Решение указанных задач достигнуто в электрогидроударном эмульгаторе жидкостей, содержащем корпус, образующий рабочую камеру, частично заполненную смесью жидкостей с образование воздушного объема, по меньшей мере, один впускной и выпускной патрубки, и устройство перемешивания и эмульгирования, тем, что устройство перемешивания и эмульгирования выполнено в виде двух установленных внутри рабочей камеры высоковольтных электродов, причем первый высоковольтный электрод установлен в смеси жидкостей, а второй - в воздушном объеме, при этом высоковольтные электроды подсоединены высоковольтными проводами к источнику высокого напряжения. Оба высоковольтных электрода могут быть соединены с батареей конденсаторов. Корпус может быть выполнен пластмассовым и содержать металлические обручи. Корпус может быть выполнен металлическим, а оба высоковольтных электрода изолированы от корпуса, а корпус заземлен. Внутри корпуса может быть установлена кавитационная камера, а первый высоковольтный электрод установлен внутри кавитационной камеры. Кавитационная камера может быть выполнена в виде корпуса перфорированного отверстиями. Отверстия могут быть выполнены сужающимися. Отверстия могут быть выполнены расширяющимися. Отверстия могут быть выполнены в виде сужающееся-расширяющихся сопел. К обеим высоковольтным электродам может быть подключена батарея конденсаторов. Электрогидроударный эмульгатор жидкостей может содержать блок управления и регулятор режима работы, соединенные электрическими связями. Электрогидроударный эмульгатор жидкостей может содержать блок управления и датчик температуры смеси жидкостей, соединенные электрическими связями. Электрогидроударный эмульгатор жидкостей может содержать блок управления и датчик уровня смеси жидкостей, соединенный электрической связью. Электрогидроударный эмульгатор жидкостей может содержать блок управления, а к входным патрубкам присоединены трубопроводы подачи жидкостей с насосами, содержащими приводы, которые соединены электрическими связями с блоком управления. В трубопроводах подачи жидкости могут быть установлены расходомеры, соединенные электрическими связями с блоком управления. К выходному патрубку может быть присоединен трубопровод слива, содержащий клапан слива. Клапан слива может быть выполнен управляемым и соединен с блоком управления. К трубопроводу слива может быть присоединен теплообменник-утилизатор. К трубопроводу слива может быть присоединен конвективный теплообменник.
Сущность полезной модели поясняется на чертежах фиг.1…17, где:
- на фиг.1 приведена схема установки,
- на фиг.2 применен пластмассовый корпус,
- на фиг.3 приведен металлический корпус,
- на фиг.4 приведена кавитационная камера,
- на фиг.6 приведена кавитационная камера,
- на фиг.6 приведен первый электрод круглой формы
- на фиг.7 приведен первый электрод прямоугольной формы
- на фиг.8 приведен конический первый электрод
- на фиг.9 приведен вид А, первый вариант,
- на фиг.10 приведен вид А, второй вариант,
- на фиг.11 приведено отверстие в форме сопла Лаваля,
- на фиг.12 приведено ступенчато сужающееся отверстие,
- на фиг.13 приведено ступенчато расширяющееся отверстие,
- на фиг.14 схема автоматизированного управления работой эмульгатора,
- на фиг.15 схемы включения расходомеров,
- на фиг.16 приведена схема подключения к устройству теплообменника-утилизатора.
- на фиг.17 приведена схема подключения конвективного теплообменника,
Эмульгатор жидкости (фиг.1…17) содержит корпус 1, образующий рабочую камеру 2, частично заполненную смесью жидкостей 3 с образование воздушного объема 4. Корпус 1 содержит крышку 5, установленную на нем при помощи болтов 6 и гаек 7. Крышка 5 загерметизирована прокладкой 8. К корпусу 1 присоединен, по меньшей мере, два впускных (в конкретном примере два впускных патрубка 9 и 10 и выпускной патрубок 11. В состав эмульгатора входит устройство перемешивания и эмульгирования, которое выполнено в виде двух установленных внутри рабочей камеры высоковольтных электродов 12 и 13, причем первый высоковольтный электрод 12 установлен в смеси жидкостей 3, а второй 13 - в воздушном объеме 4, при этом высоковольтные электроды 12 и 13 подсоединены высоковольтными проводами 14 и 15 к источнику высокого напряжения 16. Корпус 1 может быть выполнен металлическим, а оба высоковольтных электрода 12 и 13 изолированы от корпуса 1 изоляторами 17 и 18. Оба высоковольтных электрода 12 и 13 присоединены к батарее конденсаторов 19.
Корпус 1 может быть выполнен пластмассовым (фиг.2). Для его усиления могут быть применены металлические обручи 20. Корпус 1 может быть выполнен металлическим (фиг.3), в этом случае од должен быть заземлен заземлением 21.
Для улучшения перемешивания может быть применена кавитационная камера 22 (фиг.1....5) Первый высоковольтный электрод 11 может быть установлен внутри кавитационной камеры 22. Кавитационная камера 22 может быть выполнена в виде корпуса 23 перфорированного отверстиями 24. При этом кавитационная камера 22 может быть выполнена в форме параллелепипеда (фиг.4) или в форме шара (фиг.5). Первый электрод 12 может быть выполнен в виде круга (фиг.6), прямоугольника (фиг.7) или в виде конуса (фиг.8).
Отверстия 24 могут быть выполнены в виде конических сужающихся отверстий (фиг.9), или расширяющихся отверстий (фиг.10) или в виде сужающееся-расширяющихся отверстий 25 (фиг.11), т.е содержать сужающуюся и расширяющуюся части. Сужающаяся часть ускоряет поток, а расширяющаяся - увеличивает его выходной сечение. Возможно применение ступенчато сужающихся отверстий 24 (фиг.12) или ступенчато-расширяющихся отверстий 24 (фиг.13).
Между источником высокого напряжение 16 и высоковольтными проводами 14 и 14 может быть высоковольтными проводами 26 присоединен регулятор режима 27 (фиг.1 и 14). Электрогидроударный эмульгатор жидкостей может быть оборудован блоком управления 28, соединенным электрическими связями 29 с регулятором режима работы 27. Электрогидроударный эмульгатор жидкостей может содержать датчик температуры смеси жидкостей 30, соединенный электрическими связями 29 с блоком управления 28. Электрогидроударный эмульгатор жидкостей может содержать датчик уровня смеси жидкостей 31, соединенный электрической связью 29 с блоком управлении 28. К входным патрубкам 9 и 10 могут быть присоединены трубопроводы подачи жидкостей 32 и 33 с насосами 34 и 35, содержащими приводы 36 и 37, клапанами 38 и 39, которые соединены электрическими связями 29 с блоком управления 28. Трубопроводы подачи жидкости 32 и 33 соединены соответственно с емкостями 40 и 41. К выходному патрубку 11 может быть присоединен трубопровод слив 42, содержащий клапан слива 43 (фиг.16). Клапан слива 43 может быть выполнен управляемым и соединен с блоком управления 28. На фиг.1 показаны зона электрического разряда 44 и зона интенсивного испарения жидкости 45.
На фиг.14 приведена схема полностью автоматизированной установки.
На фиг.15 приведена схема установки расходомеров первой и второй жидкости соответственно 46 и 47, которые электрическими связями 29 соединены с блоком управления 28.
В связи с сильным нагревом эмульсии в эмульгаторе целесообразно утилизировать тепло. Особенно это важно при промышленном производстве эмульсии. Для этого к трубопроводу слива 32 может быть подсоединен топлообменник-утилизатор 48 (фиг.16) или конвекционный теплообменник (батарея отопления) 49 (фиг.17), использующая естественную конвекцию.
Работа с эмульгатором
Перед проведением процесса приготовления эмульсии заправляют емкости 40 и 41 смешиваемыми жидкостями. Потом включают насосы 34 и 35 и открывают клапана 38 и 39 и частично заполняют рабочую камеру 2. Контроль заполнения осуществляют при помощи датчика уровня смесей жидкости 31. Контроль за соотношение расходов смешиваемых жидкостей осуществляют при помощи расходомеров. При достижении заданного уровня насосы 34 и 35 выключают, а клапаны 38 и 39 закрывают.
Потом включают источник высокого напряжения 15 и по высоковольтным проводам 14 и 15 подают напряжении одновременно на оба высоковольтных электрода 12 и 13 и на батарею конденсаторов 19. Батарея конденсаторов 19 накапливает электроэнергию и потом происходит разряд между высоковольтными электродами 12 и 13. В результате этого на основании электрогидродинамического эффекта Юткина около первого электрода 12 образуется зона 44 и зона 45. (фиг.1). Смесь жидкостей истекает из отверстий 22 кавитационной камеры 20 с очень высокой скоростью и интенсифицирую процесс перемешивания в рабочей камере 2. Процесс приготовления эмульсии происходит в течение нескольких секунд не зависимо от объема камеры 2. При этом затрачивается небольшое количество энергии. Это объясняется влияние двух физических эффектов: эффекта Юткина, вызывающую образование плазмы в зоне электрического разряда 44 и испарения жидкости в зоне испарения 45 и кавитации. Распространение гидроудара с импульсом давления в сотни тыс. атм во все стороны и явлением кавитации - в случае применения кавитационной камеры ускоряет и улучшает смешение исходных жидкостей.
Применение полезной модели позволило:
1. Создать установку, обеспечивающую потребителя высококачественной и долгохранящейся эмульсией.
2. Увеличить КПД установки и уменьшить время изготовления эмульсии.
3. Снизить расход энергии.
4. Обеспечить удобство в эксплуатации и безопасности работ за счет полной автоматизации процесса приготовления эмульсии.