СМЕСИТЕЛЬ НАНОСУСПЕНЗИЙ

Полезная модель относится к устройствам для перемешивания наночастиц с жидкостями и может быть использована в химической, лакокрасочной промышленности, в частности, при приготовлении наносуспензий, коллоидных растворов, лаков, красок, связующих, клеев, многокомпонентных смесей.
Известен «Ультразвуковой диспергатор» по патенту РФ №2304459, содержащий рабочую камеру, имеющую на одной или нескольких своих гранях ультразвуковые преобразователи, и перфорированную вставку, при этом в полости рабочей камеры имеется съемная перегородка с перфорациями, расположенными в локальных областях максимальной интенсивности ультразвуковых колебаний обрабатываемой жидкости, проходящей через рабочую камеру и перфорации.
Недостатком известного устройства по патенту РФ №2304459 является то, что обрабатываемая жидкость имеет низкую однородность, так как интенсивное ультразвуковое воздействие на обрабатываемую жидкость происходит не во всем объеме жидкости, а в месте перфораций съемной перегородки.
Известен «Смеситель наночастиц с жидкостями» по патенту РФ на изобретение №2342984, принятый в качестве ближайшего аналога, содержащий цилиндрический корпус, патрубок подвода жидкости, подлежащей смешиванию с наночастицами, на одной стороне корпуса завихритель, выполненный в виде радиальных лопаток, установленных внутри корпуса под углом к его оси на этой же стороне корпуса, при этом внутри корпуса на его оси напротив завихрителя жидкости установлена пневматическая или жидкостная механическая форсунка подачи наночастиц и улиткообразный патрубок вывода смеси жидкости с наночастицами из смесителя.
Недостатком известного устройства по патенту РФ на изобретение №2342984 «Смеситель наночастиц с жидкостями» является низкая однородность смеси жидкости с наночастицами, так как подача наночастиц в поток жидкости осуществляется через одну пневматическую или жидкостную механическую форсунку.
Перед заявляемой полезной моделью поставлена задача повышения однородности наносуспензий за счет многоструйного ввода жидкости и наночастиц в перемешиваемую наносуспензию.
Поставленная задача в заявляемой полезной модели решается за счет того, что смеситель наносуспензий содержит вертикально расположенную круглую в поперечном сечении смесительную камеру, сверху которой установлены патрубок ввода жидкости и форсунки ввода наночастиц, снизу смесительной камеры расположены выводная труба и по крайней мере один ультразвуковой преобразователь, при этом сверху смесительной камеры равномерно по окружности относительно оси симметрии смесительной камеры тангенциально выполнены два или более канала подачи жидкости, объединенные коллектором, который сообщается с патрубком ввода жидкости, также равномерно по окружности относительно оси симметрии смесительной камеры и над каналами подачи жидкости установлены форсунки ввода наночастиц, в направлении истечения жидкости из одного канала подачи жидкости установлена одна форсунка ввода наночастиц, ось которой пересекает ось этого канала подачи жидкости.
Заявленная полезная модель отличается от известного устройства «Смеситель наночастиц с жидкостями» по патенту РФ на изобретение №2342984 тем, что сверху смесительной камеры равномерно по окружности относительно оси симметрии смесительной камеры тангенциально выполнены два или более канала подачи жидкости, объединенные коллектором, который сообщается с патрубком ввода жидкости, также равномерно по окружности относительно оси симметрии смесительной камеры и над каналами подачи жидкости установлены форсунки ввода наночастиц, в направлении истечения жидкости из одного канала подачи жидкости установлена одна форсунка ввода наночастиц, ось которой пересекает ось этого канала подачи жидкости.
Указанное отличие позволило получить технический результат, а именно, обеспечило повышение однородности наносуспензий за счет многоструйного ввода жидкости и наночастиц в перемешиваемую наносуспензию.
На фиг. 1 представлен продольный разрез смесителя наносуспензий.
На фиг. 2 представлен разрез устройства А-А на фиг. 1.
Смеситель наносуспензий (фиг. 1) содержит вертикально расположенную круглую в поперечном сечении смесительную камеру 1, сверху которой установлены патрубок 2 ввода жидкости и форсунки 3 ввода наночастиц, снизу смесительной камеры 1 расположены выводная труба 4 и один ультразвуковой преобразователь 5, при этом сверху смесительной камеры 1 равномерно по окружности относительно оси симметрии 6 смесительной камеры 1 тангенциально выполнены два или более канала 7 подачи жидкости, объединенные коллектором 8, который сообщается с патрубком 2 ввода жидкости, также равномерно по окружности относительно оси симметрии 6 смесительной камеры 1 и над каналами 7 подачи жидкости установлены форсунки 3 ввода наночастиц, в направлении истечения жидкости из одного канала 7 подачи жидкости установлена одна форсунка 3 ввода наночастиц, ось 9 которой пересекает ось 10 этого канала 7 подачи жидкости.
Смеситель наносуспензий работает следующим образом. Жидкость подают через патрубок 2 ввода жидкости и коллектор 8 к тангенциально расположенным сверху смесительной камеры 1 каналам 7 подачи жидкости. Внутри смесительной камеры 1 жидкость истекает из каналов 7 подачи жидкости в виде струй, которые получают интенсивное вращательное движение вокруг оси 6 симметрии смесительной камеры 1. Каждая вращающиеся струя жидкости, взаимодействует с наночастицами (например, фуллеренами, нанотрубками), которые подают через установленную ниже по потоку форсунку 3 ввода наночастиц. Для повышения интенсивности взаимодействия струи жидкости с наночастицами форсунка 3 ввода наночастиц расположена над каналом 7 подачи жидкости и ось 9 форсунки 3 ввода наночастиц пересекает ось 10 канала 7 подачи жидкости. Вращающиеся струи жидкости с наночастицами объединяются в единый вращающийся поток, образуется наносуспензия. При этом идет интенсивный процесс перемешивания наносуспензий, что обуславливает равномерное распределение наночастиц по ее объему. Далее наносуспензию подвергают ультразвуковой обработке с помощью ультразвукового преобразователя 5. Под действием ультразвуковых колебаний, возбуждаемых ультразвуковым преобразователем 5, в наносуспензий происходит интенсивное перемещение, что значительно повышает ее однородность. Доведенная до определенной степени однородности наносуспензия выводится из смесительной камеры 1 через выводную трубу 4.
Полезная модель позволила получить технический результат, а именно, обеспечила повышение однородности наносуспензий за счет многоструйного ввода жидкости и наночастиц в перемешиваемую наносуспензию.