УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДИСПЕРГАТОР

Полезная модель относится к технике диспергирования жидкостей и может быть использована для приготовления различных мелкодисперсных жидких сред, например, высококачественных водотопливных эмульсий для дизелей, топок, ТЭЦ и котельных, гомогенных и мелкодисперсных эмульсий.
Известен ультразвуковой диспергатор, включающий корпус, вихревую камеру со входом активного диспергирующего компонента-газа и патрубок для подачи пассивного диспергируемого компонента - жидкости (см. патент РФ №109673, МПК B01F 11/02, опубл. 2011 г.).
Недостатком данного устройства является то, что такая ультразвуковая установка обладает значительными габаритами из-за необходимости использования системы хранения и подачи диспергирующего компонента - газа.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является выбранное в качестве прототипа ультразвуковое устройство, содержащее рабочую камеру с боковыми гранями, имеющую нижнее и верхнее отверстия, соответственно, для подачи и вывода жидкой среды, охлаждаемые плоскостные магнитострикционные ультразвуковые преобразователи, а также емкость для жидкой среды и системы подачи жидкости в рабочую камеру и циркуляции жидкости (см. патент РФ №2221634, МПК B01F 11/02, опубл. 2004 г.).
Недостатком прототипа является то, что устройство не предусматривает подключение его к внешней системе, а также то, что в качестве источников ультразвуковых колебаний использованы магнитострикционные преобразователи, требующие дополнительного охлаждения, что усложняет конструкцию и увеличивает габариты устройства.
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является упрощение конструкции и уменьшение габаритов установки при получении эмульсии высокой дисперсности и стабильности.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в ультразвуковом диспергаторе, включающем герметичную рабочую камеру, имеющую нижнее и верхнее отверстия для подачи и вывода жидкой среды, соответственно, источники ультразвуковых колебаний, подключенные к генератору ультразвуковых частот, каждый из которых установлен на соответствующей боковой грани рабочей камеры, выполненной в виде параллелепипеда, емкость для жидкой среды и систему циркуляции с насосом для подачи жидкой среды в рабочую камеру, обеспечивающую циркуляцию жидкой среды через рабочую камеру и емкость по замкнутому циклу, согласно полезной модели в качестве источников ультразвуковых колебаний установлены пьезокерамические преобразователи, расположенные попарно друг напротив друга на гранях рабочей камеры, а система циркуляции на входах в емкость с жидкой средой снабжена сопловыми отверстиями, причем устройство выполнено с возможностью его подключения и подачи жидкой среды к внешним потребителям.
На решение поставленной технической задачи направлено также то, что все компоненты устройства установлены на переносной раме.
Технический результат достигается тем, что на рабочей камере закрепляется попарно друг напротив друга четыре пьезокерамических преобразователя, что обеспечивает получение высокодисперсных стабильных эмульсий при одновременном отказе от дополнительного охлаждения преобразователей, благодаря чему конструкция упрощается, а ее габариты уменьшаются. Система циркуляции жидкой среды снабжена выходом с запорным устройством, которое обеспечивает простоту подключения ультразвукового диспергатора к внешней системе, при этом эмульсия подается во внешнюю систему под давлением.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема ультразвукового диспергатора, а на фиг. 2 изображен вид I на фиг. 1.
Ультразвуковой диспергатор содержит герметичную рабочую камеру 1, имеющую нижнее и верхнее отверстия (на чертеже не показаны) для подачи и вывода жидкой среды, соответственно. На соответствующих боковых гранях 2 и 3 (на черт, последняя не показана) рабочей камеры 1, которая выполнена в виде параллелепипеда, установлены парные источники 4; и 5; (на черт, источники 4′ и 5′ не показаны) ультразвуковых колебаний. Последние подключены к генератору 6 ультразвуковых частот. В состав диспергатора входит также емкость 7 для жидкой среды и система циркуляции (на черт, не обозначена). Последняя включает насос 8 в качестве средства подачи жидкой среды в рабочую камеру 1, а также линии связи в виде трубопроводов 9, 10, 11, 12 с запорными регулирующими элементами -вентилями 13, 14, 15. При этом насос 8 обеспечивает циркуляцию жидкой среды через рабочую камеру 1 и емкость 7 по замкнутому циклу. В качестве источников 4;4′ и 5;5′ ультразвуковых колебаний установлены пьезокерамические преобразователи. Причем последние расположенные попарно друг напротив друга: преобразователь 4 напротив преобразователя 4′, а преобразователь 5 напротив преобразователя 5′. При этом система циркуляции снабжена на входах 16, 17 в емкость 7 с жидкой средой со стороны трубопроводов 9, 10 сопловыми отверстиями 18, 19. Кроме этого устройство выполнено с возможностью его подключения и подачи жидкой среды к внешним потребителям, для чего предусмотрен вентиль 20 и трубопровод 21.
Помимо прочего все компоненты устройства могут быть компактно установлены на переносной раме 22.
Ультразвуковой диспергатор работает следующим образом.
При запуске установки предварительно происходит прокачка жидкости по трубопроводу 10, при этом трубопровод 11 перекрывается с помощью вентиля 15. Это необходимо для предварительного перемешивания компонентов эмульсии в емкости 7. Затем открывается вентиль 15 на трубопроводе 11 и запускается генератор 6. При помощи кранов 14 и 15 на трубопроводах 10 и 11 происходит регулировка подачи компонентов эмульсии к рабочей камере 1, таким образом выдерживается необходимый поток эмульсии р. При этом вентиль 20 находится либо в закрытом, либо открытом состоянии в зависимости от того, подключена ли установка к внешней системе. После окончания цикла технологической обработки вручную производится отключение генератора 6 ультразвуковых частот, после чего перекрываются кран 14 на трубопроводе 10 и запорное устройство 20, происходит прокачка оставшейся в системе эмульсии, затем перекрываются краны трубопроводов 9 и 12, производится отключение питания насоса 8.
Благодаря включению в систему циркуляции трубопровода 21 с вентилем 20 становится возможным подключать диспергатор к внешним системам, например, в случае размещения диспергатора на транспортном средстве, он может быть подключен к топливной системе. Этому также способствует и то, что устройство становится более простым в конструктивном отношении, т.к. в его конструкции использованы пьезокерамические преобразователи, не требующие дополнительного охлаждения, а это, в свою очередь, позволяет уменьшить общие габариты. В стационарных условиях допустимо компактно монтировать компоненты устройства с использованием рамы 22, которая выполнена переносной.
Использование в трубопроводах 9 и 10 на входах 16 и 17 в емкость 7 сопловых отверстий позволяет, совместно с работой источников 4;4′ и 5;5′ ультразвуковых колебаний, интенсифицировать процесс диспергирования частиц жидкой среды и, тем самым, повысить степень дисперсности эмульсии, а, следовательно, и ее стабильность.
Таким образом, полезная модель позволяет обеспечить упрощение конструкции установки и уменьшение ее габаритов при получении эмульсии высокой дисперсности и стабильности.