Агрегат для получения эмульсий
MACHINE FOR PRODUCING EMULSIONS

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 В01J 19/00, опубл. 10.03.2009, 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 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 [Патент РФ 2734427, МПК B01F 3/00, опубл. 16.10.2020].
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 для получения эмульсий, 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, а ребра, установленные на внутренней поверхности конической насадки, выполнены в виде плоских пластин треугольной формы, одной стороной - нижней соединяются с диском, привод вертикального перемещения эластичных элементов размещен на крышке.
Отличительными признаками предлагаемого агрегата является то, что на внутренней поверхности отражателя размещены кольцевыми рядами наклоненные к его поверхности отбойники, угол наклона которых к внутренней поверхности отражателя увеличивается от центрального кольцевого ряда к краевым, причем отбойники крепятся к внутренней поверхности отражателя при помощи шарниров и снабжены упругими элементами.
На фиг. 1 показан агрегат для получения эмульсий.
На фиг. 2 представлен (увеличено) отбойник с шарниром и упругим элементом.
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 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. Ребра 9, установленные на внутренней поверхности конической насадки 8, выполнены в виде плоских пластин треугольной формы, одной стороной - нижней пластины соединяются с диском 7.
На внутренней поверхности отражателя 10 размещены кольцевыми рядами наклоненные к его поверхности отбойники 16. Угол наклона отбойников 16 к внутренней поверхности отражателя 10 увеличивается от центрального кольцевого ряда к краевым. Крепление отбойников 16 к внутренней поверхности отражателя осуществляется при помощи шарниров 17. Каждый отбойник 16 снабжен упругим элементом 18.
Вертикальное перемещение эластичных элементов 15 осуществляется от привода 19, 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 и отбойники 16. В процессе удара происходит третья (окончательная) стадия формирования стойкой эмульсии. За счет ударного взаимодействия происходит отражение частиц под разными углами, приводящее к интенсивному смешению, многократному дроблению, а также слиянию капель и струй.
Благодаря тому что на внутренней поверхности отражателя 10 размещены кольцевыми рядами наклоненные к его поверхности отбойники 16, происходит увеличение хаотичности отражений, возрастанию числа взаимодействия капель, росту интенсивности их дроблений.
За счет того что угол наклона отбойников 16 к внутренней поверхности отражателя 10 увеличивается от центрального кольцевого ряда к краевым, удается увеличить поверхность отражения от отбойников на крайних участках, где количество капель меньше. Это способствует повышению однородности капель во внутреннем объеме и увеличению степени перемешивания.
Крепление отбойников 16 к внутренней поверхности отражателя 10 осуществляется при помощи шарниров 17, допускающих их поворот. Снабжение отбойников упругими элементами 18 обеспечивает их колебания вокруг шарниров, вызванные столкновениями с каплями. Таким образом, использование отбойников 16 закрепленных на поверхности отражателя 10 при помощи шарниров 17 и снабженных упругими элементами 18 обеспечивает хаотические отражения потоков с многократным взаимодействием капель, приводящими к интенсивному смешению и получению стойкой эмульсии.
Затем 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.
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.
Для изменения деформации среднего кольцевого ряда эластичных элементов 15 на крышке 5 размещен привод вертикального перемещения 18.
Выгрузка готовой эмульсии происходит через устройство выгрузки 3.
Заявленный агрегат для получения эмульсий позволяет качественно диспергировать и перемешивать капли исходных жидкостей и получить стойкую однородную эмульсию.