Спосіб приготування тонкодисперсних суспензій та пристрій для його здійснення

1. Способ приготовления тонкодисперсных суспензий, включающий смешение компонентов, диспергирование твердой фазы путем создания D потоке режима кавитации, рециркуляцию части суспензии, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что давление подачи компонентов равно 1,42-10 значений подпора, а рециркулирующую часть суспензии возвра щают непосредственно в кавитационную полость. 2. Способ п о п . 1 , о т л и ч а ю щ и й с я тем, что наиболее трудно диспергируемые компоненты подают в кавитационную полость 3. Устройство для приготовления тонкодисперсных суспензий, содержащее нагнетательный трубопровод, соединенный с кавитационным генератором импульсов давления, выполненным в форме трубки Вентури, и выходной трубопровод с подпорным элементом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что кавитационный генератор импульсов давления снабжен резонирующим коллектором, выполненным в виде коаксиально расположенных трубопроводов, а в диффузорной части генератора выполнены сквозные каналы, сообщающиеся с полостью резонирующего коллектора, при этом устройство снабжено фильтрующим элемент о м , у с т а н о в л е н н ы м на выходе из резонирующего коллектора. 4. Устройство по п. 3, о г л и ч а ю щ е ес я тем, что оно снабжено автономным коллектором, подсоединенным к каналу в диффузорной части генератора. Изобретение относится к смешению, активации, эмульгированию и диспергированию трудноперемешиваемых и труднодиспергируемых веществ (лакокрасочные материалы, крахмалосодержащее сырье, водо-бепзиновые смеси мт. д) и может быть использовано п химической, лакокрасочной, горнодобывающей, пищевой промышленмостях, а также в других областях народноги хозяйства. В настоящее время известны способы приготовление тонко/1 -іспереньїх суспензий, основанный на смешении жидкостей и последующей кавитацией газовых пузырьков [1]. Существенным недостатком да,того способа является его большая энергоемкость, а также громоздкость конструкции устройств дня его осуществления и их малая производительность. С > CN 01 КЗ О 12652 Более близким к изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является способ получения тонкодисперсных систем, включающий забор компонентов, их смешивание 5 и гомогенизацию путем создания в потоке режима кавитации [2]. Недостатками данного способа являются низкое качество приготавливаемых суспензий, так как степень активации и гомогениза- 10 ции невысокая. Происходит это по причине того, что каверны, возникающие в потоке, имеют очень малыи размеры, войду того, что при турбулентном режиме кавитации невозможно получить каперны достаточно больших 15 размеров, при схлопывании которых выделялось бы такое количество энергии, которой хватило бы для качественной гомогенизации так, как о результате режимов пузырьковой к а в и т а ц и и , каверн достаточно 20 больших размеров получить невозможно, а ихсхлопыоакие невозможно синхронизировать, то данный способ позволяет только хорошо перемешать компоненты, достигаемая дисперсность при этом низкая. Кроме 25 того, стойкость эмульсий, полученных таким способом, невысокая войду малых энергий, выделяемых при схлопываими каверн и идущих на активацию смешиваемых компонентов. 30 Прототипом изобретения является способ приготовления тонкодисперсиых сусп е н з и й [ 3 ] , включающий смешение компонентой и диспергирование твердой фазы путем создания в потоке режима кави- 35 тации, рециркуляции части суспензии. Устройство для реализации известногоспособа содержит нагнетательный трубопровод, соединенный с кавитационным генератором импульсов давления, выполненным в 40 форме трубки Вентури.и выходной трубопровод с подпорным элементом. Недостатками данного способа и устройства дня его осуществления является неполное использование энергии ударных волн 45 ввиду того, что частота импульсов давления не совпадает или не кратна собственной частоте столба суспензии, в объеме которого происходит распространение ударных волн, а также из-за неравномерного распределе- 50 ния энергии по объему суспензии. Частицы, находящиеся на периферии (на удалении от места схлопыиания каверн), получают значительно меньше энергии, чем те частицы, которые непосредственно в мо- 55 мент охлопывания каверн находятся на ее границе. Это снижает эффективность процесса приготовления суспензий, Целью настоящего изобретения является повышение эффективности процесса за счет более полного использования потенциальной энергии потока жидкости. Указанная цель достигается новым способом приготовления тонкодисперсных суспензий, включающим смешение компонентов и диспергирование твердой фазы путем создания в потоке режима кавитации при давлении подачи компонентов равным 1,42+10 значений подпора, при этом суспензию многократно рециркулируют, возвращая часть суспензии непосредственно в кавитационную полость. В другом варианте этого способа компоненты наиболее трудно диспергируемые подают в кавитационную полость. Устройство для реализации описываемого способа приготовления тонкодисперсных суспензий содержит нагнетательный трубопровод, соединенный с кавитационным генератором импульсов давления, вылолмелным в форме трубки Вентури и выходной трубопровод с подпорным элементом, причем, кавитлциопный генератор импульсов давления снабжен резонирующим участком-коллектором, выполненным о виде коакспально расположенных трубопроводов, при этом в диффузорпой части генератора выполнены сквозные каналы, а на выходе из резонирующего участка-коллектора установлен фильтрующий элемент. В другом варианте устройства, диффузорнал часть кавитационного генератора снабжена автономным коллектором, соединенным с внутренней полостью генератора каналом в диффузоре. Сущность способа приготовления тонкодисперсных суспензии и устройства для его осуществления поясняется чертежами, где фиг. 1 - схематическое изображение устройства; фиг. 2 - схематическое изображение устройства в д р у г о м варианте исполнения; фиг. 3 - разрез по А~А фиг. 2. Устройство содержит нагнетательный трубопровод 1 (фиг. 1) кавитационного генератора импульсов давления 2 и выходной трубопровод 3. в котором установлен подпорный элемент^. Кааитационный генератор 2 снабжен резонирующим участком-коллектором 5, который выполнен о виде коаксиальпо расположенных трубопроводов 6 и 7. Диффузорная часть 8 генератора 2 имеет сквозные каналы 9. На выходе из резонирующего участка-коллектора 5 устанослен фильтрующий элемент 10. В другом варианте конкретного исполнения устройство отличается тем, что диффузорная часть 8 (фиг. 2) кавитационного генератора 2, снабжена автономным коллектором 11, который соединен с внутрен 12G52 ней полостью генератора 2 каналом 12, выполненным в диффузоре 0. Осуществление способа приготовления тонкодисперсных суспензий покажем но примере работы устройства (фиг. 1), предназначенным для его реализации. Предварительно механически перемешанная суспензия насосом (но рисунке но показан) ло нагнетательному трубопроводу (фиг. 1) подается в кавитационный теноратор 2, о котором поток суспензии предварительно сужают, а загем о диффузорной части 8 расширяют, при этом давление подачи суспензии выдерживают а пределах 1,42+10 значений подпора. Ото обеспечивается за счет выбора соответствующего давления подачи (давлении насоса) и давлении подпора, которое обеспечивается установкой в выходном трубопроводе 3 киклера А с соответствующей площадью проходного сечепия. При указанных режимных параметрах в критической части 13 и диффузоре 8 генератора 2 образуется оседлан пульсирующая капигационная полость 14, от которой строго периодически (с определенной частотой, которая зависит от соотношения давлений подачи и подпора 1,42-» 10) отрываются ее хвостовые части 15, имеющие форму тора, которые сносятся по потоку, сжимаясь постепенно о шар 16 и п области повышенпых дтвлзний захлопываясь, вызывая при этом в потоке суспензии ударные волны. Так как данный процесс происходит строго периодически, то D результате того, что устройство снабжено резонирующим участком 5, частота импульсов давления (частота схлопывания каверн} близка к собственной частоте колебания суспензии или к ее кратному соотношению. Это обеспечивает более полное использование потенциальной энергии потока жидкости. Про/диспергированная суспензия из резонирующего участка 5 через фильтр 10 попадает а выходной трубопровод 3. Часть с у с п е н з и и с грубой дисперсностью, которая собирается перед фильтрующим элементом 10 через каналы 9 засасывается в капитационную полость, т. к. давление а кавитационсюй полости равно давлению насыщенных паров, что Солее чем на порядок ниже давления о коллекторе. Таким образом обеепечизается многократная рециркуляция груОодмсперсчой части суспензии. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 G0 Способ в др/гом варианте осуществления покажем ил примере роботы устройства 55 (фиг. 2), предназначенного для его реализации. Работ а данного ус г ройства (фиг. 2) отличается от работы уотройстг а (фпг. 1) .ем, что наиболее труднодиспергпруомып компо нент суспензии подвергается стопроцентной вакуумной обработке. Это обеспечивается за счет того, что данный компонент подают через автономный коллектор 11 по каналу 12 непосредственно в кавитационнуга полость 14. При попадании компонента п кавитационную полость с низкими значениями давления, твердые частицы распадаются, что і) обеспечивает качественное диспергирование наиболее труднодиспертируемого компонента. Многократная рециркуляция суспензии за счет оозпрата грубодисперсной ее части в кааигационную полость обеспечивает качественное диспергирование при более полном использовании потенциальной энергии потока жидкости. Стопроцентная вакуумная обработка наиболее труднодисиергируемого компонента путем его подачи непосредственно в каоитациопную полость обеспечивает качественное диспергирование при значительно меньших энергозатратах даже в случае диспергирования компонентой, требующих длп этой цели больших энергозатрат. Конкретные примеры реализации предлагаемою способа и способа по прототипу приводим ниже на реоультатах экспериментальных работ, проведенных аоторами по приготовлению водоэмульсионной суспензии ВД-ВЛ-224 и суспензий для краски АС182. Диспергирование пасты по изобретению обеспечивает получение суспензии необходимою качества (ГОСТ19214-80) во всем диапазоне соотношений давления подачи и давления подпора (1,42-МО), причем за один цикл. Требуемый результат достигается и при давлении 8 эти. причем за один цикл. П р и м е р 1. Диспергированию подвергалась суспензия, идущая для приготовления краски ЛС-182, следующей рецептуры, кг: ЛакАС-0133 772 Крон свинцовый-молибдзгпый оранжевый 92.1 Пигмент алый концентрированный 45,3 Сиккатив ЖСК-1 28,7 Флотореагент-оксоль 11,8 Жидкость МПА-200А 1.02 Сольвент • 90,08 Суспензия подавалась о кавитационный генератор под давлением 25 ати. П р и м е р 2. Рецептура и режим те же, что и в примере 1. Способ реализогшвался на установке с автономным коллектором (фиг. 2) Суспензия, подаваемая насосом через нагнетательный трубопровод 1 (фиг. 2} в ка 12652 витационнып генератор 2 Была приготовлена по следующей рецептуре, гг: Лак AO0J33 G50 Крон свинцовый молибдатный 92,1 Сиккатив ЖСК-1 20,5 Флотореагент-оксоль 9,5 Жидкость ПМА-200А 0,6 Сольвент 66,08 Суспензия, подаваемая через автономный коллектор 11 в кавитационную полость, была приготовлена по следующей рецептуре, кг: ЛакАС-0133 222 Пигмент алый концентрированный 45,3 Сольвент 24 Сиккатив ЖСК-1 3,2 Флотореагент-оксоль 2,3 Жидкость ПМС-200А 0,4 Экспериментальные исследования по диспергированию суспензии дали следующие результаты. Диспергирование суспензии способом по изобретению (пример 1) дисперсность 10 15 20 25 8 пасты после пятикратной обработки изменилась до 90 единиц по прибору "Клим". Диспергирование суспензии способом по изобретению (пример 2), т.е. наиболее труднодиспергируемый компонент, о данном случае пигмент алый концентрированный, подавали через автономный коллектор 11 в кзвитационнуга полость. Суспензия, в составе которой находился пигмент алый, засасывалась за счет разрежения в кавитационной полости в соотношении 10% от основного потока. После тога, как вся суспензия с пигментом алым была введена п остальную суспензию, подаваемую через генератор 2, дисперсность составила 15 ед. по прибору "Клип", что соответствует требовапиям ГОСТа на данную суспензию. Данные экспериментальные исследования показали, чтр-осуществление данного изобретения позволяет получить суспензии необходимого качества при высокой производительности и намного меньших энергозатратах в сравнении с известными в настоящее время способапи и устройствами длл приготовления тонкодисперсных систем. 3 %г. і 12652 A Упорядник Замовлення 4076 Техред М.Моргцмтал Коректор М. Самборська Тираж Підписне Державне патентне відомстьо України, 254655, ГСП, Киїа-53. Львівська пл., 8' Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101