Устройство для подачи эмульсий на водной основе

 

Использование изобретения: приготовление и подача эмульсий на водной основе, в частности смазывающе-охлаждающих жидкостей (СОЖ), при обработке металлов резанием. Сущность изобретения: устройство содержит статор, ротор с винтовыми разнонаправленными канавками радиусного профиля, блок охлаждаемых уплотнений, патрубки входа и выхода среды. Рабочая полость устройства разделена кольцевой камерой для ввода воды на напорную зону для диспергирования и подачи эмульсии в вакуумную зону для всасывания эмульсола и раствора присадок через кольцевую вакуумную камеру, на входе в которую установлены дроссели. В статоре от напорной зоны к кольцевой камере для ввода воды выполнен внутренний канал для подачи эмульсии на охлаждение и смазку уплотнений. 1 ил.

Изобретение является средством технологического оснащения (СТО) для приготовления и подачи эмульсий на водной основе, в частности смазывающе-охлаждающих жидкостей (СОЖ), при обработке металлов резанием. Для получения качественных эмульсий используются устройства диспергаторы, обеспечивающие в коллоидной системе "масло вода" дисперсность (размер частиц масляной фракции) порядка 1 мкм, являющуюся условием физической стабильности.

Известен диспергатор, обеспечивающий дисперсность 1 мкм при удельных энергозатратах 1 кВтч/м³ роторный аппарат [1] содержащий корпус, ротор, статор с щелевыми канавками специального профиля, блок уплотнений, гидродомкраты, патрубки входа и выхода среды.

Однако аппарат производит диспергирование грубосмешанной эмульсии, следовательно, необходимо предварительно выполнить операции подачи компонентов приготовления, дозирования, смешивания и напорной подачи смеси в полость ротора, что связано с дополнительными баками, устройствами и затратами энергии.

Прототипом предлагаемого изобретения является лабиринтно-винтовой насос [2] содержащий ротор и статор с винтовыми разнонаправленными канавками специального профиля, блок подшипников, блок охлаждаемых уплотнений, патрубки входа и выхода среды (выбран по сумме конструктивных признаков).

Недостатки известного насоса следующие: конструкция позволяет лишь подавать жидкость потребителю; необходимо предварительно в отдельных устройствах дозировать и смешивать компоненты перед подачей в насос; охлаждение и смазка блока уплотнений производится отдельной жидкостью от внешнего источника питания.

Задачей изобретения является совершенствование известного устройства и расширение его технологических возможностей.

Технический результат заключается в: одновременном выполнении операций принудительной подачи компонентов приготовления, дозирования, смешивания, диспергирования и подачи СОЖ потребителю в момент запроса при прямоточном движении эмульсии без использования дополнительных устройств; сокращении технологического процесса приготовления за счет удаления операций предварительного дозирования и смешивания компонентов.

Результат достигается тем, что в устройстве, содержащем статор, ротор с винтовыми разнонаправленными канавками радиусного профиля, блок охлаждаемых уплотнений, патрубки входа и выхода среды, рабочая полость разделена кольцевой камерой для ввода воды на напорную зону для диспергирования и подачи эмульсии и вакуумную зону для засасывания эмульсола и раствора присадок через кольцевую вакуумную камеру, на входе в которую установлены дросселя, а в статоре от напорной зоны к кольцевой камере для ввода воды выполнен внутренний канал для подачи эмульсии на охлаждение и смазку уплотнений.

Разделение рабочей полости позволяет подавать эмульсол и раствор присадок в вакуумную камеру всасыванием, дозировать компоненты в потоке за счет дросселей, производить интенсивное перемешивание, диспергирование и подачу готовой эмульсии при одновременном выполнении перечисленных функций.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Для выполнения одним многофункциональным механизмом широкого комплекса операций по приготовлению СОЖ (подача компонентов приготовления, дозирование, смешивание, диспергирование, подача готовой эмульсии потребителю) в предлагаемом устройстве произведено разделение рабочей полости устройства на всасывающую 1 и напорную 2 зоны за счет формирования в статоре 3 кольцевой камеры для ввода воды 4. Напорная зона 2 ограничена кольцевой камерой 4 и напорной камерой 5, всасывающая зона 1 кольцевой камерой для ввода воды 4 и вакуумной камерой 6, что дает возможность в вакуумной камере 6 создавать разрежение, необходимое для всасывания эмульсола и раствора присадок, дозировать поступающие компоненты в потоке за счет дросселей 7, установленных перед вакуумной камерой 6, производить смешивание и диспергирование за счет многократного пересечения элементарных ячеек, образованных разнонаправленными нарезками ротора 8 и статора 3, подавать готовую СОЖ потребителю при одновременной реализации перечисленных функций. Подвеска ротора 8 выполнена на подшипниках качения 9. Охлаждение и смазка стояночного 10 и вакуумного 11 уплотнений производится потоком эмульсии, сформированным во внутреннем канале 12 статора 3 за счет перепада давлений в рабочей полости в направлении вдоль оси устройства.

Устройство работает следующим образом.

При вращении ротора 8 за счет сил граничного трения производится перемещение жидкости вдоль оси устройства из кольцевой камеры 4 в напорную камеру 5. При этом в вакуумной камере 6 создается разрежение, позволяющее эмульсолу и раствору присадок принудительно поступать в указанную полость. Компоненты дозируются в потоке за счет дросселей 7, установленных на корпусе статора 3 перед вакуумной камерой 6. За счет многократного пересечения элементарных ячеек, образованных разнонаправленными нарезками ротора 8 и статора 3, при высоких окружных скоростях частицы смешиваемых компонентов подвергаются сложному воздействию: перемешиванию за счет множества интенсивных турбулентных течений с высокой степенью кавитации (вплоть до кавитационных микровзрывов) и разбиванию за счет переменных по величине и направлению высокочастотных напряжений сдвига и ударных нагрузок. В результате указанного воздействия образуется устойчивая коллоидная система с размером частиц эмульгирующей фазы порядка 0,5 1 мкм.

Предлагаемое устройство позволяет в процессе прямоточного движения получить стабильную эмульсию из любого типа товарных эмульсолов на органической основе и синтетических СОЖ без использования емкости для приготовления и дополнительного технологического оснащения. Устройство также может быть использовано для получения мелкодисперсных эмульсий из жидких компонентов в химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Формула изобретения

Устройство для подачи эмульсий на водной основе, содержащее статор, ротор с винтовыми разнонаправленными канавками радиусного профиля, блок охлаждаемых уплотнений, патрубки входа и выхода среды, отличающееся тем, что рабочая полость устройства разделена кольцевой камерой для ввода воды на напорную зону для диспергирования и подачи эмульсии и вакуумную зону для всасывания эмульсола и раствора присадок через кольцевую вакуумную камеру, на входе в которую установлены дроссели, а в статоре от напорной зоны к кольцевой камере для ввода воды выполнен внутренний канал для подачи эмульсии на охлаждение и смазку уплотнений.

РИСУНКИ

Рисунок 1