Дисковий диспергатор

МПК б В O I F 7/26 ДИСКОВИЙ ДИСПЕРГАТОР Винахід належить до змішуючих пристроїв дискового типу з переважно диспергуючою дією та призначений для приготування головним чином гідрофільних суспензій, зокрема, бурових розчинів з бентонітових та палигорскітових глинопорошків, якість яких залежить від ступеню дисперсності глини. Відомі дискові диспергатори (гомогенізатори), що складаються з корпуса з вхідним та вихідним отворами та плоского диску, розташованого в корпусі на приводному валі (Ф. Стренк "Перемешивание и аппараты с мешалками". "Химия", Ленинградское отд., 1975, с. 66, с. 362). Як наслідок великих окружних швидкостей навколо диску в диперсному середовшщ виникають великі градієнти швидкостей. Це веде до виникнення високого напруження зсуву, особливо в периферійній частині диску. Недоліком цих диспергаторів є низька якість обробки дисперсоіду при приготуванні високодисперсних суспензій. Це пояснюється тим, що при обертанні диск затягує дисперсне середовище разом з дисперсоідом в обертовий рух. При цьому частина енергії диску йде на надання дисперсному середовищу відцентрового прискорення, тобто на так званий "насосний ефект" диску, який реалізований в дискових насосах ( Мисюра В. И. и др. "Дисковые насосы", М., "Машиностроение", 1986). Тому при обертанні дисперсного середовища отримати суспензію потрібної якості по ступеню диспергування дисперсоіда, що обробляється, вельми важко. Найбільш близьким за сукупністю ознак та технічній суті до винаходу є дисковий гомогенізатор, який складається з корпусу, вхідного та вихідного патрубків, нерухомого диску статора та диску ротора, що рухається. Поверхня ротора та/або статора виконана конічною. Поверхні статора та ротора утворюють щонайменше один робочий канал, який розширюється до периферії корпусу (АС СССР № 1574260, М. кл. В 01 F 7/26, 1990). Цей дисковий гомогенізатор може використовуватись як для проведення процесів змішування так і для диспергування. Ознаками, що збігаються з суттєвими ознаками винаходу, що заявляється, є: корпус з вхідними та вихідними патрубками, в якому установлен на валі плоский диск; поверхні корпуса та диску утворюють між собою щонайменше один робочий канал. В даному пристрої завдяки рівності відношення ширини робочого каналу у кожному поперечному перерізі до відстані цього перерізу до вісі обертання ротора величини градієнтів швидкості та напруження зсуву постійні. Це веде до того, що процес гомогенізації йде у найбільш сприятливих умовах і дає можливість отримувати більш якісну продукцію на виході. При використанні цього дискового гомогенізатора в якості диспергатора у нього виявляється недолік, властивий описаним вище відомим дисковим диспергаторам — утягування дисперсного середовища в обертовий рух, внаслідок чого знижується зсувний ефект диспергатора і відповідно погіршується якість обробки дисперсоіду, що особливо важливо для бурових розчинів з глинопорошків. Уникнути "насосного ефекту" та спрямувати енергію диску на створення високого напруження зсуву в дисперсному середовищі можливо при гальмуванні цього середовища. Чим більш ефективним буде це гальмування, тим більшими будуть напруження зсуву і досягнуть максимуму при повній нерухомості дисперсного середовища. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення дискового диспергатора, в якому шляхом введення нових елементів забезпечується збільшення ступеню диспергування дисперсоіду, який обробляється, що веде до підвищення якості обробки отримуємого розчину. Суть винаходу полягає в тому, що в зоні робочого каналу дискового диспергатора, який утворено поверхнями корпуса з вхідними та вихідними патрубками і плоского диску, який встановлено на валі в корпусі, додатково на корпусі в радіальному напрямку над поверхнею диску встановлено радіальні гальмові перегородки і в поперечному перерізі диску— поперечні гальмові перегородки. Використання перегородок в змішувачах та подібних пристроях відомо (Васильцов Э.А., Ушаков В.Г. "Аппараты для перемешивания жидких сред"., Л./'Машиностроение", 1979 , с. 76). Такі перегородки мають назву відбивних. У відомих пристроях відбивні перегородки ставлять для того, щоб зміняти структуру потоку рідини в апараті, що веде до підвищення інтенсивності змішування та до ліквідації воронки. В пристрої, що заявляється, основне призначення перегородок — загальмувати дисперсне середовище, що обробляється, на плоскості диску при його обертанні і особливо на периферійній частині диску в зоні найбільших напружень зсуву. Ці перегородки перешкоджають утягуванню дисперсного середовища в обертовий рух, що дозволяє щонайбільше використовувати зсувний ефект диспергуючого диску. При цьому значно підвищується ступень диспергування дисперсоіду, що обробляється, внаслідок чого значно підвищується якість його обробки. На фіг.1 подано пристрій з одним робочим каналом, поздовжній розріз. На фіг.2 — варіант розміщення в корпусі пристрою радіальних та поперечних гальмових перегородок, поперечний розріз. На фіг.З — варіант виконання пристрою з двома робочими каналами. В корпусі 1 (фіг. 1), який має вхідний патрубок 2 і вихідний патрубок З, на валі 4 закріплено диск 5. Торцева поверхня 6 диску 5 і торцева поверхня 7 корпуса 1 утворюють робочий канал 8. В робочому каналі 8 на корпусі 1 над поверхнею диску 5 в радіальному напрямку розташовані радіальні гальмові перегородки 9 і в поперечному перерізі диску — поперечні гальмові перегородки 10. Радіальні 9 та поперечні 10 гальмові перегородки можуть установлюватися в одній площині, як це подано на фіг. 2 безперервними лініями, або зі зміщенням, як подано там же пунктирними лініями щодо поперечних гальмових перегородок 10. Можливе використання дискового диспергатора з двома робочими каналами (фіг. 3). При такому виконанні торцеві поверхні диску 5 і корпуса 1 утворюють робочі канали 8 і 11, в яких розташовані радіальні гальмові перегородки 9 та поперечні гальмові перегородки 10. У цьому випадку в диску 5 передбачено виконання наскрізних отворів 12, розташованих по колу, центр якого співпадає з віссю обертання диску 5. Пристрій діє слідуючим чином. Дисперсне середовище разом з дисперсоідом подається через вхідний патрубок 2 у робочий канал 8 диспергатора. Тут під дією сил тертя, які створює при обертанні диск 5, в загальмованому гальмовими перегородками 9 і 10 дисперсному середовищі з'являються зсувні напруження з найбільш можливим градієнтом швидкостей зсуву, внаслідок чого дисперсоід підлягає інтенсивному диспергуванню, яке підвищує якість обробки в порівнянні з незагальмованим обробляємим середовищем. Відроблене середовище через вихідний патрубок 3 видаляється з диспергатора. В варіанті конструкції пристрою з двома робочими каналами збільшується продуктивність диспергатора при заданому діаметрі диску. В цьому випадку забезпечується паралельне проходження середовища через дві зони обробки, тобто канали 8 і 11, причому обробляєме середовище попадає в другий робочий канал 11 крізь наскрізні отвори 12 зі всмоктуючої сторони. Ширина робочого каналу 8 або 11 і діаметр диску є параметричними величинами і залежать від продуктивності диспергатора та необхідного ступеню диспергування дисперсоіду, що обробляється. Радіальних та поперечних перегородок повинно бути не менш двох. Максимальна кількість їх залежить від в'язкості обробляємого середовища. Кількість радіальних та поперечних гальмових перегородок може бути однаковою. Можливість здійснення винаходу та технічний результат, якого можна досягти при здійсненні винаходу додатково підтверджується актами приймальних випробувань дослідних зразків дискових диспергаторів. Дисковий диспергатор 10 Фіг. 1 Корнелюк А.Ф. Воротніков О.В. Дисковий диспергатор Фіг. 2 Корнелюк А.Ф. Воротников О.В. 9 Дисковий диспергатор 10 Фіг. З Корнелюк А.Ф. Воротніков О.В.