UA59460C2

UA59460C2 - Method and device for submicron dispersion of multi-component liquid media

Info

Publication number: UA59460C2
Application number: UA2001042694A
Authority: UA
Inventors: Анатолій Андрійович Долінський; Анатолий Андреевич Долинский; Леонід Миколайович Грабов; Леонид Николаевич Грабов; Валентин Іванович Мерщій; Валентин Иванович Мерщий; Віліам Бегел; Єлєна Мансуровна Шафєєва
Original assignee: Інститут Технічної Теплофізики Національної Академії Наук України; Институт Технической Теплофизики Национальной Академии Наук Украины
Priority date: 2001-04-20
Filing date: 2001-04-20
Publication date: 2003-09-15

Abstract

The invention relates to nanotechnology, in particular, to treatment of multi-component liquid media for production of submicron dispersions with uniformly distributed micro- and nanoparticles. Invention may be used for production of emulsions, suspensions, extracts, liniments, including for eyes, gels, pastes, creams in different branches of industry where superfine dispersion and homogenization are required. The device includes a cylindrical body with inlet and outlet, stator surface located near inlet, opposite said surface there is mounted rotor disk forming stator space between them. Between stator surface and rotor surface there are located mixing spaces formed by coaxially mounted cylinders of rotor and stator that are alternating between them. On the disk of rotor there are mounted convex blades of rotor, their peripheral part is made with pins and grooves, their height is reducing from periphery of blade to centre of axis of revolution for a distance of 0.3 -0.5 of blade length. Flow of medium subject to dispersion is directed through inlet into stator space and under action of centrifugal force generated by blades it is whirled and distributed into multi-directional flows by pins of blades, and said flows are mixed between them. From mixture of flows on periphery of stator space is formed a ring-shaped layer of medium that at matching of slots of cylinders of stator and rotor is distributed into new flows that are directed at slots of rotor and distributed into flows. Medium flow is repeatedly subject to simultaneous mechanical, acoustical and cavitational actions. Mixture produced in last space is directed again into first stator space, and described cycle of treatment is repeated until obtaining given dispersivity.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до нанотехнологій, а саме до обробки багатокомпонентних рідких 2 середовищ для одержання субмікронних дисперсій з рівномірно розподіленими в них мікро- і наночастинками. Винахід може бути використаний для одержання емульсій, суспензій, екстрактів, мазей, в тому числі й очних, гелів, паст, кремів у різних галузях промисловості, де необхідне супертонке диспергування й гомогенізація.The invention relates to nanotechnology, namely to the processing of multicomponent liquid 2 media to obtain submicron dispersions with micro- and nanoparticles evenly distributed in them. The invention can be used for the production of emulsions, suspensions, extracts, ointments, including eye creams, gels, pastes, creams in various industries, where superfine dispersion and homogenization are required.

Відомо використання звукових, ультразвукових, кавітаційних та інших фізичних ефектів руйнування 710 частинок у гетерогенних системах рідина-рідина та тверде тіло - рідина для змішування, диспергування, гомогенізації та інших процесів з метою одержання тонкодисперсних рідких середовищ |див., наприклад, патенти США МоМо 3420506, 4136971, 4915509, 5267789; авторські свідоцтва СРСР МоМо895484, 1169721, 1664382, 1790990; патенти КО МоМо2035214, 2040962, 2050959, 2081691, 2136356; патенти ША МоМо1972, 15439, 20698; заявка ОЕ Мо19608222, а також книгу Сиденко П.М. Измельчение в химической 19 промьішленности. - М.: 1977).It is known to use sound, ultrasonic, cavitation and other physical effects of the destruction of 710 particles in heterogeneous liquid-liquid and solid-liquid systems for mixing, dispersing, homogenization and other processes in order to obtain finely dispersed liquid media | see, for example, US patents MoMo 3420506 , 4136971, 4915509, 5267789; copyright certificates of the USSR MoMo 895484, 1169721, 1664382, 1790990; patents KO MoMo 2035214, 2040962, 2050959, 2081691, 2136356; patents of the United States of America MoMo1972, 15439, 20698; application OE Mo19608222, as well as the book Sydenko P.M. Grinding in the chemical 19 industry. - Moscow: 1977).

Відомо спосіб і пристрій для емульгування шляхом сумісної гідроакустичної обробки взаємно незмішуємих рідин. Спосіб передбачає сумісну подачу рідин, що підлягають обробці, у порожнину робочого колеса, що обертається, переривчастий випуск суміші рідин, що обробляються, із порожнини робочого колеса через ряд каналів, котрі виконані у його кільцевій периферійній стінці, безпосередньо у секціоновану резонансну порожнину статора, яка утворена окремими резонансними камерами по кількості каналів робочого колеса, і відвід емульсії з резонансних камер через випускний отвір статора, що сполучений з ними. Радіальна протяжність резонансних камер сумірна з радіальною протяжністю каналів робочого колеса і визначається по формулі (патент РФ Мо2136356, кл.ВОТЕ 3/08,1999)|.A method and device for emulsification by compatible hydroacoustic treatment of mutually immiscible liquids is known. The method involves the simultaneous supply of liquids to be processed into the cavity of the rotating impeller, the intermittent release of the mixture of liquids to be processed from the cavity of the impeller through a number of channels made in its annular peripheral wall, directly into the sectioned resonance cavity of the stator, which formed by separate resonance chambers according to the number of channels of the impeller, and the exit of the emulsion from the resonance chambers through the outlet of the stator connected to them. The radial length of the resonance chambers is proportional to the radial length of the channels of the impeller and is determined by the formula (patent of the Russian Federation Mo2136356, class VOTE 3/08, 1999)|.

Відомий винахід дозволяє одержувати тривало стійкі високодисперсні емульсії широкого спектра с 22 застосування, однак він не придатний для обробки багатокомпонентних рідких середовищ із твердими Ге) компонентами, тому що в ньому недостатньо використовується кавітація, що звужує галузі його застосування.The known invention makes it possible to obtain long-lasting highly dispersed emulsions of a wide range of applications, however, it is not suitable for processing multicomponent liquid media with solid Ge) components, because it does not sufficiently use cavitation, which narrows the fields of its application.

Частково ці недоліки усуває відомий пристрій для створення субмікронної емульсії одної рідини в іншій, що містить циліндричний статор з круговими рядами зубців, які концентрично розташовані на його поверхні. Висота зубців складає 1/12-1/46 діаметра статора. Зубці утворені відповідною кількістю о концентрично розташованих лопаток і перетинаючих їх канавок. Канавки орієнтовані під кутом до «о радіальних ліній статора. Ротор також має циліндричну форму і концентричні круглі ряди зубців, висота яких складає 1/12-1/46 діаметра ротора. Зубці ротора утворені концентрично розташованими лопатками і З перетинаючими їх канавками, які виконані під кутом до радіальних ліній ротора |патент США Мо5632596, Ге»! 19981. 3о Цей винахід дозволяє одержати субмікронні емульсії, але в ньому недостатньо реалізуються ефекти о кавітаційного і механічного руйнування твердих частинок,In part, these shortcomings are eliminated by a known device for creating a submicron emulsion of one liquid in another, which contains a cylindrical stator with circular rows of teeth, which are concentrically located on its surface. The height of the teeth is 1/12-1/46 of the stator diameter. The teeth are formed by the corresponding number of concentrically arranged vanes and their intersecting grooves. The grooves are oriented at an angle to the radial lines of the stator. The rotor also has a cylindrical shape and concentric circular rows of teeth, the height of which is 1/12-1/46 of the diameter of the rotor. The rotor teeth are formed by concentrically arranged blades and with grooves crossing them, which are made at an angle to the radial lines of the rotor | US patent Mo5632596, Ge»! 19981. 3o This invention makes it possible to obtain submicron emulsions, but it does not sufficiently realize the effects of cavitation and mechanical destruction of solid particles,

З відомих способів і пристроїв для диспергування найбільш близьким до винаходу, що заявляється, є спосіб і установка для емульгування одної рідини в іншій |патент США Мо5622650, 1998). Пристрій містить « корпус із циліндричною порожниною, входом для рідин у порожнину на одному кінці і віддаленим уздовж ЗOf the known methods and devices for dispersing, the method and device for emulsifying one liquid in another is closest to the claimed invention (US patent Mo5622650, 1998). The device contains "a body with a cylindrical cavity, an entrance for liquids into the cavity at one end and remote along C

Фсі виходом для емульсії. Навколо входу розташована статорна поверхня, навпроти якої у циліндричній с порожнині знаходиться ротор, закріплений на валі, що обертається. Між оберненими назустріч одна іншійFsi outlet for emulsion. Around the entrance there is a stator surface, opposite to which in a cylindrical cavity there is a rotor fixed on a rotating shaft. Between facing each other

Із» статорній поверхні й поверхні ротора є робочий простір. На обох поверхнях виконані виступи, які обернені в середину робочої порожнини і розподілені вздовж концентричних кіл, при цьому розмір виступів збільшується по мірі віддалення від центру. Виступи на одній поверхні входять у концентричні інтервали між ними на другій поверхні. Статор і ротор мають принаймні по одному кільцевому ряду і-й виступів, що обернені у перший перемішуючий простір. Виступи статора зміщено у радіальному напрямку (се) відносно виступів ротора. Крім того, ротор наділено принаймні одним рядом виступів, що обернені у другий перемішуючий простір. Суміш рідин, що підлягає емульгуванню, проходячи радіально назовні через шк робочий простір, піддається зрушуючому діянню, яке утворюється виступами. Для емульгування гідрофобноїThere is a working space between the stator surface and the rotor surface. On both surfaces, protrusions are made, which are turned into the middle of the working cavity and are distributed along concentric circles, while the size of the protrusions increases as they move away from the center. The protrusions on one surface fit into the concentric intervals between them on the second surface. The stator and the rotor each have at least one annular row of i-th protrusions wrapped in the first stirring space. The stator protrusions are offset in the radial direction (se) relative to the rotor protrusions. In addition, the rotor is provided with at least one row of protrusions, which are turned into a second mixing space. The mixture of liquids to be emulsified, passing radially outward through the working space, is subjected to a shearing action, which is formed by protrusions. For emulsifying hydrophobic

Ге»! 20 |і гідрофільної рідин їх спрямовують у перемішуючий простір між ротором, що обертається, і статором, з якого вони надходять у другий перемішуючий простір, розташований навколо ротора. с Це дозволяє піддавати середовище, що обробляється, зрушуючому діянню, яке посилюється по мірі наближення середовища до зовнішнього краю порожнини корпусу. Однак цього недостатньо для одержання високодисперсних суспензій, паст, емульсій, мазей тощо, із рівномірно розподіленими в них мікро- і 22 наночастинками. Для цього необхідно створити додаткові ефекти зрізу, тертя, кавітації, гідроудару дляGee! 20 and hydrophilic liquids are directed into the mixing space between the rotating rotor and the stator, from which they enter the second mixing space located around the rotor. c This allows you to subject the medium being processed to a shearing action, which intensifies as the medium approaches the outer edge of the housing cavity. However, this is not enough to obtain highly dispersed suspensions, pastes, emulsions, ointments, etc., with micro- and 22 nanoparticles evenly distributed in them. For this, it is necessary to create additional effects of shear, friction, cavitation, water hammer for

ГФ) одночасного діяння на середовище, що обробляється. Це обмежує функціональні можливості відомого винаходу й галузь його застосування. о Технічний результат, який досягається у винаході, що заявляється, полягає в удосконалені відомого способу та пристрою для субмікронного диспергування багатокомпонентних рідких середовищ шляхом діяння 60 на них одночасно звукових, ультразвукових, кавітаційних, гідродинамічних та інших фізичних ефектів для одержання високої якості субмікронних суспензій з рівномірно розподіленими в них мікро- і наночастинками, що дозволяє розширити його функціональні можливості й галузі застосування.GF) of simultaneous action on the treated environment. This limits the functionality of the known invention and the field of its application. o The technical result, which is achieved in the claimed invention, consists in the improvement of the known method and device for submicron dispersion of multicomponent liquid media by acting on them simultaneously by sound, ultrasonic, cavitation, hydrodynamic and other physical effects to obtain high-quality submicron suspensions with uniform micro- and nanoparticles distributed in them, which allows to expand its functionality and fields of application.

Зазначений технічний результат досягається тим, що у способі субмікронного диспергування багатокомпонентних рідких середовищ, в якому потік середовища спрямовують у статорний простір, потім у бо перемішуючий простір між ротором і статором, піддають його діянню зрушення і спрямовують його у другий -Д-The specified technical result is achieved by the fact that in the method of submicron dispersion of multicomponent liquid media, in which the flow of the medium is directed into the stator space, then into the stirring space between the rotor and the stator, it is subjected to the action of displacement and directed to the second -Д-

перемішуючий простір, який розташований навколо ротора, згідно з винаходом, у статорному просторі потік середовища розподіляють на різноспрямовані струмені і піддають їх одночасному механічному, акустичному, кавітаційному діянню, після чого струмені перемішують між собою, із суміші на периферії статорного простору формують кільцеподібний шар середовища, що обробляється, який під дією відцентрової сили перемішують на межу між статорним і першим перемішуючим простором, і при різкому перепаді тиску розподіляють цей шар середовища на нові струмені і піддають їх одночасному діянню зрушення і зрізу, із згаданих струменів у першому перемішуючому просторі формують кільцеподібний шар середовища заданої товщини, піддають його одночасному діянню зрушення і зрізу і спрямовують на межу 7/0 Між першим і другим перемішуючими просторами, розподіляють його на струмені і перемішують їх між собою, а потім між другим і наступними перемішуючими просторами, після чого суміш, що утворилася в останньому перемішуючому просторі спрямовують у статорний простір, і описаний цикл диспергування при необхідності багаторазово повторяють до досягнення заданої дисперсності середовища.the mixing space, which is located around the rotor, according to the invention, in the stator space, the flow of the medium is divided into multidirectional jets and subjected to simultaneous mechanical, acoustic, cavitation action, after which the jets are mixed with each other, from the mixture on the periphery of the stator space, an annular layer of the medium is formed, to be processed, which under the action of centrifugal force is stirred at the boundary between the stator and the first mixing space, and with a sharp pressure drop, this layer of the medium is distributed into new jets and subjected to the simultaneous action of displacement and shear, from the mentioned jets in the first mixing space, an annular layer of the medium is formed of a given thickness, subject it to the simultaneous action of displacement and shear and direct it to the boundary 7/0 Between the first and second mixing spaces, distribute it on the jet and mix them among themselves, and then between the second and the following mixing spaces, after which the mixture formed in last change the emitting space is directed into the stator space, and the described dispersion cycle, if necessary, is repeated several times until the given dispersion of the medium is achieved.

Згадані струмені формують із поперечним перерізом у формі багатокутника або фігури обертання.The mentioned jets are formed with a cross-section in the shape of a polygon or a figure of rotation.

Зазначений результат досягається також тим, що у пристрої для субмікронного диспергування багатокомпонентних рідких середовищ, який містить циліндричний корпус із входом і виходом і кришку корпусу, навколо входу розташована статорна поверхня, напроти якої встановлено ротор, закріплений на валі, що обертається, а між статорною поверхнею й поверхнею ротора є перемішуючі простори, які утворені коаксіальне встановленими циліндрами ротора й статора, які чергуються між собою, згідно з 2о винаходом циліндри ротора закріплені на диску, розташованому у площині, що перпендикулярна до валу, з утворенням між диском ротора і статорною поверхнею статорного простору, на диску ротора закріплені лопатки, зігнуті у бік, протилежний обертанню ротора, периферійна частина котрих виконана переважно з шипами та пазами, висота яких зменшується від периферії лопатки до центру асі обертання ротора на відстані 0,3-0,5 довжини лопатки, при цьому шипи у поперечному перерізі мають форму трикутника, сч багатокутника або іншу форму, а бокові поверхні циліндрів ротора і статора мають еквідистантні прорізи.The specified result is also achieved by the fact that in the device for submicron dispersion of multicomponent liquid media, which contains a cylindrical body with an inlet and an outlet and a cover of the body, a stator surface is located around the inlet, opposite to which a rotor mounted on a rotating shaft is installed, and between the stator surface and the surface of the rotor are mixing spaces, which are formed by coaxially installed rotor and stator cylinders, which alternate among themselves, according to the second invention, the rotor cylinders are fixed on a disk located in a plane perpendicular to the shaft, with the formation of a stator space between the rotor disk and the stator surface , blades are fixed on the rotor disk, bent in the direction opposite to the rotation of the rotor, the peripheral part of which is made mainly with spikes and grooves, the height of which decreases from the periphery of the blade to the center of the axis of rotation of the rotor at a distance of 0.3-0.5 of the length of the blade, while spikes in cross-section have the shape of a triangle, a polygon or other shape, and the side surfaces of the rotor and stator cylinders have equidistant slots.

Площа поперечного перерізу прорізів на бокових поверхнях наступних циліндрів ротора й статора і) зменшується від центру до периферії.The cross-sectional area of the slots on the side surfaces of the subsequent rotor and stator cylinders i) decreases from the center to the periphery.

Пази на лопатках диска ротора виконані різної ширини і з різним кутом нахилу.The grooves on the blades of the rotor disc are made of different widths and with different angles of inclination.

Вихідна частина корпусу виконана у вигляді завитка, о зо У винаході, що заявляється, у процесі диспергування багатокомпонентного рідкого середовища використовуються відомі механічні, акустичні, кавітаційні, гідродинамічні та інші фізичні ефекти, со однак наділення периферійної частини лопаток диска ротора шипами та пазами дозволяє турбулізувати «г потік середовища й створити у перемішуючому просторі за лопатками інтенсивні частотні турбулентні пульсації у широкому діапазоні й одночасно ударні хвилі, що сприяє утворенню активних кавітаційних ме) ефектів. За рахунок різної висоти шипів та пазів, а також їх форми, лопатки здійснюють звукові та ю ультразвукові коливання під дією набігаючого потоку середовища, що обробляється. Усі процеси, які відбуваються у зоні активної обробки потоку середовища, сприяють одержанню субмікронних високогомогенних емульсій та суспензії з рівномірно розподіленими в них мікро- і наночастинками.The output part of the housing is made in the form of a curl, о о о In the claimed invention, in the process of dispersing a multicomponent liquid medium, known mechanical, acoustic, cavitation, hydrodynamic and other physical effects are used, о however, endowment of the peripheral part of the blades of the rotor disk with spikes and grooves allows turbulation " d flow of the medium and create in the mixing space behind the blades intense frequency turbulent pulsations in a wide range and at the same time shock waves, which contributes to the formation of active cavitation me) effects. Due to the different height of the spikes and grooves, as well as their shape, the paddles make sound and ultrasonic vibrations under the action of the oncoming flow of the processed medium. All processes that take place in the zone of active treatment of the medium flow contribute to the production of submicron highly homogeneous emulsions and suspensions with micro- and nanoparticles evenly distributed in them.

Зменшення висоти шипів та пазів від периферії лопаток до центру вісі обертання на відстані 0,3-0,5 « довжини лопатки дозволяє збільшити насосний ефект пристрою і створити кавітаційні зони у міжлотаткових -птш) с просторах ротора, що призводить до зміни щільності середовища, що обробляється, виникненню . гідродинамічних ударів, за рахунок чого тверді компоненти середовища руйнуються. В залежності від и?» складу і фізико-хімічних властивостей компонентів середовища, що обробляється, застосовують різноманітну форму виконання шипів у поперечному перерізі для створення необхідного завихрення потоку.Reducing the height of the spikes and grooves from the periphery of the blades to the center of the axis of rotation at a distance of 0.3-0.5" of the length of the blade allows to increase the pumping effect of the device and create cavitation zones in the inter-blade (ptsh) spaces of the rotor, which leads to a change in the density of the medium, which is processed, the occurrence of . hydrodynamic shocks, due to which the solid components of the environment are destroyed. Depending on and? composition and physico-chemical properties of the components of the medium being processed, a variety of cross-section spikes are used to create the necessary swirling of the flow.

Наприклад, при диспергуванні середовищ із високов'язкими адгезійними властивостями, доцільно ос використовувати шипи, які у поперечному перерізі мають обтічну форму, а при диспергуванні суспензій з підвищеною міцністю компонентів доцільно виконувати шипи з поперечним перерізом у формі трикутника, ї-о багатокутника або іншої клиновидної форми, які виконують функції молоткової дробарки. «г» Виконання прорізів на бокових поверхнях наступних циліндрів ротора й статора із зменшенням площі поперечного перерізу від центру до периферії створюють додаткові руйнуючі діяння на тверді частинки та б їх розтирання. о Доцільність виконання вихідної частини корпусу у вигляді завитка забезпечує додаткове перемішування обробленого середовища на виході з пристрою.For example, when dispersing media with highly viscous adhesive properties, it is advisable to use spikes that have a streamlined cross-section, and when dispersing suspensions with increased component strength, it is advisable to use spikes with a cross-section in the shape of a triangle, polygon, or other wedge-shaped forms that perform the functions of a hammer crusher. "d" Making slots on the side surfaces of subsequent rotor and stator cylinders with a decrease in the cross-sectional area from the center to the periphery creates additional destructive effects on solid particles and their grinding. o The expediency of making the output part of the housing in the form of a curl ensures additional mixing of the treated medium at the exit from the device.

Винахід пояснюється кресленнями, де на фіг.1 схематично показано пристрій для субмікронного диспергування, поздовжній переріз; на фіг.2 зображено диск ротора з лопатками, шипами та пазами в аксонометрії.The invention is explained by the drawings, where Fig. 1 schematically shows a device for submicron dispersion, a longitudinal section; Figure 2 shows a rotor disk with blades, spikes and grooves in axonometry.

Ф, Пристрій містить циліндричний корпус 1 із входом 2 і виходом З і кришку 4 корпусу 1. Навколо входу ко 2 розташована статорна поверхня 5, напроти якої встановлено диск 6 ротора 7, закріплений на валі/ 8, що обертається, з утворенням між диском 6 ротора 7 і статорною поверхнею 5 статорного простору 9. Між бо статорною поверхнею 10 і поверхнею ротора 7 виконані перемішуючі простори 11,12,13, які утворені коаксіально встановленими циліндрами 14,15 ротора 7 і циліндрами 16,17 статора, які чергуються між собою. Бокові поверхні циліндрів 14,15 ротора 7 виконані із еквідистантними прорізами 18, а циліндрів 16,17 статора - із еквідистантними прорізами 19. На диску б ротора 7 закріплені лопатки 20, зігнуті у бік, протилежний обертанню ротора 7, периферійна частина котрих виконана із шипами 21 та пазами 22, 65 висота яких зменшується від периферії лопатки 20 до центру осі обертання ротора 7 на відстані 0,3-0,5 довжини лопатки. Шипи 21 у поперечному перерізі мають форму трикутника, багатокутника або іншу форму.F, The device includes a cylindrical housing 1 with an inlet 2 and an outlet Z and a lid 4 of the housing 1. Around the inlet 2 there is a stator surface 5, opposite to which a disk 6 of a rotor 7 is installed, fixed on a rotating shaft/ 8, with the formation between the disk 6 of the rotor 7 and the stator surface 5 of the stator space 9. Between the stator surface 10 and the surface of the rotor 7, mixing spaces 11, 12, 13 are made, which are formed by coaxially installed cylinders 14, 15 of the rotor 7 and cylinders 16, 17 of the stator, which alternate with each other. The side surfaces of the cylinders 14,15 of the rotor 7 are made with equidistant slots 18, and the cylinders 16,17 of the stator are made with equidistant slots 19. On the disk b of the rotor 7, blades 20 are fixed, bent in the direction opposite to the rotation of the rotor 7, the peripheral part of which is made with spikes 21 and grooves 22, 65, the height of which decreases from the periphery of the blade 20 to the center of the axis of rotation of the rotor 7 at a distance of 0.3-0.5 blade length. Spikes 21 in cross-section have the shape of a triangle, a polygon or another shape.

Спосіб субмікронного диспергування багатокомпонентних рідких середовищ здійснюється у згаданому пристрої наступним чином.The method of submicron dispersion of multicomponent liquid media is carried out in the mentioned device as follows.

Потік середовища, що підлягає диспергуванню, через вхід 2 спрямовують у статорний простір 9, де його під дією відцентрової сили, яка створюється лопатками 20, закручують і шипами 21 розділяють його на різноспрямовані струмені, які піддають одночасному механічному, акустичному, кавітаційному діянням і змішують їх між собою. Проходячи через пази 22 лопаток 20, які виконано різної ширини і з різним кутом нахилу, із суміші середовища формують різноспрямовані струмені, які турбулізуються, змінюють свій напрямок і змішуються між собою. Одночасно з цим струмені додатково піддають гідроакустичній 70 обробці у широкому діапазоні звукових частот за рахунок того, що різна довжина й форма шипів 21 лопаток 20 створює різну частоту їх власних коливань. При обтіканні потоком середовища шипів 21 за ними виникають стійкі вихори і додаткові кавітаційні ефекти з утворенням локальних кавітаційних зон у міжлопатковому просторі ротора 7, особливо на периферійних дільницях лопаток 20 ії у просторі між статорною поверхнею 5 і ротором 7. Завдяки цьому тверді компоненти середовища руйнуються, /5 диспергуються і змішуються між собою. З одержаної суміші струменів на периферії статорного простору 9 утворюють кільцеподібний шар середовища, що обробляється. Цей шар середовища при суміщені прорізів 18 циліндрів ротора 7 і прорізів 19 циліндрів статорної поверхні 5 розподіляють на нові струмені, які у просторі 11 між статорною поверхнею 5 і ротором 7 піддаються здрібненню, перемішуванню, диспергуванню і гомогенізації за рахунок миттєві зміни тиску, а також одночасної дії кавітації, тертя, зрушення й 2о зрізу. Після цього струмені, що утворилися у прорізах 18 циліндрів ротора 7 і прорізах 19 статорної поверхні 5 спрямовують через прорізи 16,15 циліндрів статорної поверхні й циліндрів ротора і знов утворюють кільцеподібний шар у перемішуючому просторі 12, розподіляють його на нові струмені при проходженні через прорізи 18 циліндрів статорної поверхні. Аналогічні деформації середовища, що обробляється, відбуваються і в наступному перемішуючому просторі 13. Одержану в останньому сч перемішуючому просторі 13 суміш виводять через вихід З і знов спрямовують її на вхід 2, далі у першій статорний простір 9. Цикл диспергування й змішування багаторазово повторюють до досягнення заданої і) дисперсності середовища.The flow of the medium to be dispersed is directed through the inlet 2 into the stator space 9, where it is twisted under the action of the centrifugal force created by the blades 20 and separated by spikes 21 into multidirectional jets, which are subjected to simultaneous mechanical, acoustic, cavitation actions and mix them among ourselves. Passing through the grooves 22 of the blades 20, which are made of different widths and with different angles of inclination, multidirectional jets are formed from the mixture of the medium, which are turbulent, change their direction and mix with each other. At the same time, the jets are additionally subjected to hydroacoustic processing 70 in a wide range of sound frequencies due to the fact that the different length and shape of the spikes 21 of the blades 20 creates a different frequency of their own oscillations. When the flow of the medium flows around the spikes 21 behind them, stable vortices and additional cavitation effects arise with the formation of local cavitation zones in the interblade space of the rotor 7, especially in the peripheral areas of the blades 20 and in the space between the stator surface 5 and the rotor 7. Due to this, the solid components of the medium are destroyed, /5 disperse and mix with each other. From the obtained mixture of jets on the periphery of the stator space 9 form an annular layer of the medium being processed. This layer of medium, when the slots 18 of the cylinders of the rotor 7 and the slots 19 of the cylinders of the stator surface 5 are combined, is distributed into new jets, which in the space 11 between the stator surface 5 and the rotor 7 are subjected to grinding, mixing, dispersion and homogenization due to the instantaneous change in pressure, as well as simultaneous effects of cavitation, friction, displacement and 2o shear. After that, the jets formed in the slots 18 of the cylinders of the rotor 7 and the slots 19 of the stator surface 5 are directed through the slots 16, 15 of the cylinders of the stator surface and the rotor cylinders and again form an annular layer in the mixing space 12, distributing it to new jets when passing through the slots 18 stator surface cylinders. Analogous deformations of the treated medium also occur in the next mixing space 13. The mixture obtained in the last mixing space 13 is taken out through outlet C and again directed to inlet 2, further into the first stator space 9. The cycle of dispersion and mixing is repeated many times until reaching given i) dispersion of the medium.

Завдяки такому здійсненню процесу диспергування, змішування й гомогенізації багатокомпонентних рідких середовищ досягається можливість одержувати суспензії, емульсії, мазі, креми, гелі, тощо з о зо рівномірно розподіленими в них мікро- і наночастинками твердих компонентів, що дозволяє розширити функціональні можливості пристрою. ікс,Thanks to this implementation of the process of dispersion, mixing and homogenization of multicomponent liquid media, it is possible to obtain suspensions, emulsions, ointments, creams, gels, etc., with micro- and nanoparticles of solid components evenly distributed in them, which allows to expand the functional capabilities of the device. X,

Випробування винаходу проводилися на експериментальній установці з використанням описаного «г пристрою для диспергування, в якому лопатки диска ротора були виконані у формі шипів та пазів. Шипи у поперечному перерізі мали форму трикутника. Установка працювала по описаному способу. б»Tests of the invention were carried out on an experimental installation using the described dispersing device, in which the blades of the rotor disk were made in the form of spikes and grooves. The spikes were triangular in cross-section. The installation worked according to the described method. b"

Для порівняння було використано реактронний гомогенізатор для диспергування по патенту України юFor comparison, a reactor homogenizer was used for dispersion according to the patent of Ukraine Yu

Мо20698.Mo20698.

Зразки пристроїв для диспергування мали діаметр циліндрів ротора 120мм при обертанні ЗО0О0Ооб./хв., частота пульсацій тиску 3-45кГц. Продуктивність експериментальної установки дорівнювала 1000кг/год.Samples of dispersing devices had a rotor cylinder diameter of 120 mm at a rotation of ЗО0О0О0rpm., the frequency of pressure pulsations was 3-45kHz. The productivity of the experimental installation was equal to 1000 kg/h.

Для експериментів використовували стрептоцид і вазелін для одержання 1095 мазі стрептоцидової. «Streptocide and petroleum jelly were used for experiments to obtain 1095 streptocidal ointment. "

Максимальний розмір кристалів стрептоциду до З00мкм. Середнє руйнівне механічне напруження становило Ше) с 2,10МПа, а максимальне - 5,32МПа.The maximum size of streptocide crystals is up to 300 μm. The average destructive mechanical stress was 2.10 MPa, and the maximum was 5.32 MPa.

У процесі експерименту визначали: ;з» - розмір твердих частинок стрептоциду після диспергування; - однорідність мазі.In the course of the experiment, the following were determined: "z" - the size of solid particles of streptocide after dispersion; - homogeneity of the ointment.

Результати дослідження процесу диспергування кристалів стрептоциду і їх розподілення у вазеліновій «сл основі в залежності від часу роботи установки наведено у таблиці.The results of the study of the process of dispersing streptocid crystals and their distribution in the petroleum jelly base, depending on the operating time of the installation, are shown in the table.

Ф мF m

Вихідний максимальний розмір кристалів Відношення довжини шипів і пазів до (є) стрептоциду, мкм довжини лопатки обробки, мазі, 90The initial maximum size of the crystals The ratio of the length of spikes and grooves to (is) streptocide, μm of the length of the processing blade, ointment, 90

МКМ о 5 зо |зв | во (тв (во го во ло | со | зо вв 10098 во изо во то во воло зо зо юю! 00000177777777775ю1111111105 вв Июо нвоюю во тв во во ово ою. юю 08 том юю вв Іво зво зво тво о во во з во рою то мо пов го лового ло то | воMKM at 5 o'clock vo (tv (vo vo lo lo | so | zovv 10098 vo iso vo to vo volo z zo yuyu! 00000177777777775yu1111111105 vv Iyuo nvoyyu vo tvv vo vo ovo oyyu the language of the head

Claims

The formula of the invention b5

1. A method of submicron dispersion of multicomponent liquid media, in which the flow of the medium is first directed into the stator space, then into the mixing space between the rotor and the stator, where it is subjected to displacement and directed into the second mixing space located around the rotor, which differs in that in the stator space, the flow of the medium is divided into multidirectional jets and subjected to mechanical, acoustic, cavitation action at the same time, after which the jets mix with each other, from the mixture of jets on the periphery of the stator space, an annular layer of the processed medium is formed, which is moved to the boundary under the action of centrifugal force between the stator and the first mixing space, and with a sharp pressure drop, this medium layer is divided into new jets and subjected to shearing and shearing action at the same time, from the mentioned jets in the first mixing space, a 70 ring-shaped layer of the medium of a given thickness is formed, subjected to it at the same time but by the action of displacement and shearing and directed to the boundary between the first and second mixing spaces, distribute it on the jet and again mix them among themselves, and then mix between the second and subsequent mixing spaces, after which the mixture formed in the last mixing space is directed into stator space, and the described dispersion cycle, if necessary, is repeated several times until the given dispersion of the medium is achieved.

2. The method according to claim 1, which is characterized by the fact that the mentioned jets are formed with a cross-section in the shape of a polygon or a figure of rotation.

C. A device for submicron dispersion of multicomponent liquid media, which includes a cylindrical body with an inlet and an outlet and a cover of the body, around the entrance is a stator surface, opposite to which a rotor mounted on a shaft is installed, and between the stator surface and the rotor surface there are 2o mixing spaces, which formed by coaxially installed rotor and stator cylinders alternating with each other, which is characterized by the fact that the rotor cylinders are fixed on a disk located in a plane perpendicular to the shaft, with the formation of a stator space between the rotor disk and the stator surface, blades are fixed on the rotor disk, bent in the direction opposite to the rotation of the rotor, the peripheral part of which is made mainly with spikes and grooves, the height of which decreases from the periphery of the blade to the center of rotation of the rotor at a distance of 0.3-0.5 of the length of the blade, while the spikes in the cross section have the shape triangle, polygon or other shape, and the side surfaces of the rotor and stator cylinders ra have equidistant slits. and)

4. The device according to claim 3, which is characterized by the fact that the cross-sectional area of the slots on the side surfaces of the subsequent cylinders of the rotor and stator decreases from the center to the periphery.

5. The device according to item C, which differs in that the grooves on the blades of the rotor disk are made of different widths and with different angles of inclination.

6. The device according to claim 3, which differs in that the output part of the housing is made in the form of a curl. ise) « (o) And c)

- and? 1 se) sh» (o) (42) ime) 60 b5