199705. lajstromszámú szabadalom • Emulzió készítő fej
HU 199705 B 2 Találmányunk emulzió készítő eszközre vonatkozik, amellyel kis vagy közepes viszkozitású, egymással nem elegyedő folyadékokból nagy diszperzitásfokú emulziót, vagyis homogén rendszert lehet előállítani. Homogén rendszerek előállítása egymással nem elegyedő komponensekből a vegyipari alapműveletek közé tartozik, így alapelvei régóta ismeretesek. A mechanikai munkával történő emulziókészítés eszközeit az irodalom négy csoportba sorolja (pl. Paul Becker: Emulziók. Műszaki Könyvkiadó, Budapest 1965). A négy csoportnak igen sok alcsoportja, ezeken belül sok változata van. Ennek megfelelően, a téma szabadalmi irodalma is kiterjedt. (A hivatkozott irodalom 223. oldala.) Az emulzió előállítása gyakran igényel a felhasználási célhoz igazodó, speciális megoldást, ezért az ismert készülékek nem állíthatók minőségi rangsorba. Több alkalmazási területen nagy jelentősége van annak, hogy az előállított emulzió élettartama és diszperzitásfoka minél nagyobb legyen, azaz a diszpergált fázis minél finomabb részecskékből álljon. Lényeges szempont az is, hogy a rendszer előállításának energiafelhasználása minél kisebb legyen. Az egyes változatok közül jobb megoldásnak tekinthető az, amellyel optimális stabilitású emulzió kisebb energiaráfordítással állítható elő, vagy ugyanolyan energiaráfordítással nagyobb stabilitású emulzió nyerhető. Hidrodinamikai elven működő emulzió készítő berendezést írt le A. Lawson, E. Simons és A.J. Last (National Research Council of Canada Bioenergy, R D Seminar Ottawa, March 26, 1980). Az általuk alkalmazott készülékben a nagy sebességgel áramló, durván előkevert folyadék kúpos térbe kerül, ahol az eltérő kerületi sebességgel forgó folyadékrétegek között fellépő nyíróerők fejtik ki az emulgeáló hatást. Ismeretesek olyan homogenizátorok, amelyekben kis nyíláson, nagy nyomással préselik át a komponenseket és ezáltal jön létre emulzió. Hidrodinamikai elven működő emulziókészítő készüléket ír le a 2 049 456 Isz. angol szabadalom. A készülék, amely a komponens folyadékok arányát szabályozó kettősszeleppel is fel van szerelve, kúpos és hengeres szakaszokból összetett, végig egycsatornás belső áramlási terében kívánja lejátszatni azokat a belső súrlódási-ütközési jelenségeket, melyek azt az összetett hidrodinamikai hatást eredményezik, ami végül az emulzióképzéshez vezet. Ennek a korszerű berendezésnek is meg van az a hátránya, hogy tulajdonképpeni emulgeáló része csak fix méretű átáramlási keresztmetszetekkel rendelkezik, nem lehet a feldolgozandó komponenseinek anyagi jellemzőihez illeszkedő vagy az elérni kívánt diszperzitásfoknak megfelelő beállítást vagy szabályozást végrehajtani rajta. Hátránya a 1 fajlagosan nagy energia felhasználása, ami az emulgeáló részben található kényszerűen nagymérvű csatornaszűkítés okozta ellenállásnövekedés következménye. Célunk olyan emulzió előállító eszköz létrehozása volt, amellyel kis vagy közepes viszkozitású (1 —100 cm2/s), egymással nem elegyedő folyadékokból, az ismert megoldásokkal előállíthatónál nagyobb élettartamú, illetve nagyobb diszperzitásfokú emulziót lehet, azonos vagy kisebb fajlagos energiaráfordítással előállítani. Szabadalmi bejelentésünk tárgya olyan emulzió előállító fej, amely a fenti célt azáltal éri el, hogy az előbbiekben említett hidrodinamikai elvű működést örvénycsatornákkal és ezt követő szabályozható résen való átnyomással kombinálja. Találmányunk szerinti készüléknél a kívánt emulziót alkotó komponenseket bevezető csatlakozók a centrálistól párhuzamosan eltolt tengellyel vezetnek egy körcsatornába, amelyből tangenciális csatorna vagy csatornák olyan előkeverő térbe vezetnek, amelyet egy kúpos üreg és vele közös tengelyű, de az előbbinél kisebb kúpszögű kúp palástjai közötti gyűrükeresztmetszetü tér alkot, melyben a keresztmetszeti gyűrűk az áramlás irányában növekvő átmérőjüek, de — a kúpszögek különbözősége folytán — csökkenő területííek. Az előkeverő tér után csavarvonalvezetésű, spirális csatornákból álló többcsatornás áramlási szakasz következik, amely párhuzamos alkotójú kúppalástok közötti gyűrűkeresztmetszetű, keverőtérbe vezet, melynek keresztmetszeti gyűrűi az áramlás irányában csökkenő átmérőjüek és csökkenő területűek. A keverőtér csonkakúp alakú részének legkisebb keresztmetszetéhez hengeres térrész csatlakozik, melynek átmérője megegyezik a legkisebb keresztmetszeti gyűrű külső átmérőjével. A hengeres rész kilépő keresztmetszetét kúpos szabályozószeleppel — a kívánalmak szerint változtatni lehet. A találmány szerinti emulzió készítő, homogenizáló szerkezetét és működését a mellékelt ábrákon látható célszerű kiviteli alak bemutatásával világítjuk meg. Az 1. ábra az emulzió készítő fejet hosszmetszetben ábrázolja, a 2. ábra a fej keresztmetszetét mutatja, az 1. ábrán a-a-val jelzett síkban. Az emulzió készítő, homogenizáló fej, mint az 1. ábrán látható, üreges testből, ebben elhelyezkedő betétekből és egy, a testen elhelyezett sapkából tevődik össze. Maga a test három tagból áll, mégpedig az 1 belépőtagból, a 6 középtagból és a 8 zárótagból. Az egyes tagok megfelelően kialakított üregeibe, illetve furataiba illeszkednek a betétek, nevezetesen a homloklapjain kúpos nyúlványokkal ellátott 3 betéttest, ennek kúpos nyúlványait körülfogó 4 bemenő oldali fészek-betét és 5 kilépő oldali fészek-betét, továbbá az utóbbi hengeres furatába ülő 9 szelep, e szelephez tartozó 11 terhelő-rugó és 12 per5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
