Активатор

Активатор, що містить вертикально установлену герметичну ємність, установлену на амортизаторах, запірно-роздавальну арматуру, горизонтальну мембрану з отворами, яка забезпечена центрально і жорстко закріпленим з її верхньої сторони магнітострикційним перетворювачем ультразвукових коливань, який відрізняється тим, що він містить вертикально установлену циліндричну ємність з днищем, забезпеченим центральним вихідним патрубком з корковим краном, установленим на амортизаторах, та кришкою з центральним вхідним патрубком, забезпеченим корковим краном, під якою між кільцевими герметизуючими 3 канавками для входу дисків високошвидкісного валу [авт.св. СРСР №1175720, Кл. В28С5/46, надр. в Б.В. №32, 1985р.]. Недоліками цього пристрою є: - недостатня ступінь диспергування твердих частинок і їх перемішування; - відсутність умов для виникання явищ кавітації; відсутність умов для використання гідродинамічного випромінювача і кавітаційних явищ, супроводжуючих його при наявності турбулентного руху суспензії. Відома установка для диспергування мінеральних речовин, яка забезпечена роз'ємними пустотілими концентраторами ультразвукових хвиль, які виконані у вигляді усічених конусів, у верхній частині на консолях діагонально розміщені вібратори ультразвукових хвиль [авт.св. СРСР №156570, Кл. В28С5/46, надр. в Б.В. №19, 1990р.]. Недоліками цієї установки є: - недостатня ступінь диспергування твердих частинок і їх змішування; - значні габарити по висоті, особливо, якщо концентраторів більше 2-3; - низька ступінь використання об'єму ємності; - потреба в охолоджувальній системі. Відомий також "Активатор цементної суспензії", забезпечений установленою на основі за допомогою амортизаторів ємністю з вібратором, тефлоновою трубкою, яку охоплює п'єзокерамічним випромінювачем, вхідним, з'єднаним з джерелом тиску і вихідними патрубками, причому трубка виконана спірально і розміщена всередині ємності, вхідний і вихідний патрубки з'єднані відповідно з початком і кінцем тефлонової трубки, а ємність заповнена охолоджуючою рідиною [авт.св. СРСР №1047700, Кл. В28С5/46, надр. в Б.В. №38, 1983р.]. Недоліками цієї установки є: недостатня ступінь змішування і диспергування твердих частинок у суспензії; - інтенсивний знос випромінювача на поворотах; - необхідність надлишкового тиску і вібрації низьких частот. В якості прототипу прийнятий змішувачактиватор [патент України №52977, Кл. В28С5/46, надр. в Б.В. №1, 2003р.], який забезпечений додатковими розвантажувальними патрубками, один із кінців кожного з яких розміщений за днищем, а другий зв'язаний з кожним наступним від внутрішнього концентратором, причому мембрана і концентратори виконані з центральним отвором, а випромінювач розміщений на мембрані з кришкою, вершини концентраторів спрямовані в бік днища, при цьому перепускні отвори розміщені на кожному концентраторі, наступному від внутрішнього, у верхній частині конічної поверхні, а кожний додатковий розвантажувальний патрубок з'єднаний з концентратором біля центрального отвору. Завданням корисної моделі є підвищення якості суспензії (ступеня змішування складових суспензії і мінеральних речовин) і удосконалення конструкції установки. 29470 4 Задача досягається тим, що активатор утримує вертикально установлену циліндричну ємність з днищем, забезпеченим центральним вихідним патрубком з корковим краном, установленим на амортизаторах, та кришкою з центральним вхідним патрубком, забезпеченим корковим краном, під якою між кільцевими герметизуючими та амортизуючими прокладками горизонтально установлена мембрана, на верхній стороні якої центрально і жорстко закріплений магнітострикційний перетворювач ультразвукових коливань, по периметру якого вона забезпечена отворами, розміщеними з внутрішньої сторони жорстко і центрально закріпленого до нижньої сторони мембрани півкульового концентратора з центральним отвором, всередині якого центрально і жорстко основою до мембрани закріплений експоненціальний концентратор ультразвукових хвиль з центральними отворами, причому кожний з них меншого діаметра при однаковій товщині стінок, а всі разом вони утворюють фігуру, яка є теж концентратором ультразвукових хвиль. Спільними ознаками активатора і прототипу є вертикально установлена герметична ємність на амортизаторах, запірно-роздавальна арматура, горизонтальна мембрана з отворами, яка забезпечена центрально і жорстко закріпленим з її верхньої сторони магнітострикційним перетворювачем ультразвукових коливань. Конструктивне рішеннявиконання активатора забезпечується суттєвими відмінними ознаками, в порівнянні з аналогами і прототипом: 1. Частково нове сполучення ознак: жорстко і центрально закріплений до нижньої сторони мембрани півкульовий концентратор з центральним отвором; центрально і жорстко основою до мембрани закріплений експоненціальний концентратор ультразвукових хвиль; до зовнішньої сторони півкульового концентратора центрально і жорстко закріплені один під одним додаткові півкульові концентратори ультразвукових хвиль з центральними отворами, діаметри яких зменшуються зверху вниз. Таке технічне рішення дозволяє одержати у всьому об'ємі установки потужні ультразвукові поля і, відповідно, кавітаційні явища в турбулентному русі суспензії, які є основними деструкторами твердих частинок суспензії в рідині і такими ж потужними факторами змішування продуктів руйнування твердої фази з рідиною. Додатковими деструктивними факторами одночасно з кавітацією мають місце удари і співудари твердих частинок та їх аналогічні види тертя і механічна ерозія. Потужні деструктивні фактори приведені вище і забезпечують підвищення якості активації в процесі значного збільшення питомої площі твердої фази і якісного зміщування твердої фази з рідиною. 2. Заміна частини ознак новими: конусні пустотні концентратори з однаковими параметрами замінені на півкульові пустотні концентратори діаметр яких зменшується зверху 5 вниз, що сприяло утворенню з них потужного концентратора ультразвукових хвиль і, відповідно, потужну кавітацію, особливо в районі нижньої частини ємності. Таке конструктивне рішення удосконалило конструкцію установки і виключило необхідність в трубопроводах та коркових кранах, що привело до спрощення процесів управління роботи на установці. 3. Введення нової ознаки: центрально і жорстко основою до мембрани з нижньої сторони закріплений експоненціальний концентратор ультразвукових хвиль, що сприяє посиленню ультразвукового поля в ємності і, як результат, підвищенню якості активації суспензії. 4. Враховуючи викладене в пп.1, 2 і 3 в конструктивному рішенні активатора мають місце нові типи зв'язків і взаємодії між ознаками. Частково нові сполучення ознак, заміна частини ознак новими, введення нової ознаки і наявність нових типів зв'язків і взаємодії між ознаками указує на наявність суттєвих відмінностей активатора у порівнянні з аналогами і прототипом. Активатор утримує вертикально установлену циліндричну ємність 1 з днищем 2, забезпеченим центральним патрубком 3 з корковим краном 4, установленим на амортизаторах 5, та кришкою 6 з центральним вхідним патрубком 7, забезпеченим корковим краном 8, під якою між кільцевими герметизуючими та амортизуючими прокладками 9 і 10 горизонтально установлена мембрана 11, на верхній стороні якої центрально і жорстко закріплений магнітострикційний перетворювач 12, по периметру якого вона забезпечена отворами 13, розміщеними з внутрішньої сторони мембрани 11 півкульового концентратора 14 з центральним отвором 15, всередині якого центрально і жорстко основою до мембрани 11 закріплений експоненціальний концентратор 16, а до зовнішньої сторони півкульового концентратора 14 центрально і жорстко закріплені один під одним додаткові півкульові концентратори 17 з центральними отворами 18, причому кожний з них меншого діаметра при однаковій товщині стінок. Всі разом концентратори утворюють фігуру, яка є теж концентратором ультразвукових хвиль. Активатор працює таким чином. При закритому корковому крані 4, включеному генераторові ультразвукових хвиль (не показаний) магнітострикційного перетворювача 12 і відкритому корковому крані 8 по вхідному патрубку 7 подають суспензію для активації шляхом збільшення питомої поверхні твердих частинок і рівномірного розподілу їх в рідині. Поступаючи на корпус магнітостриктора 12, суспензія піддається дії випромінюваного ним ультразвукового поля і одночасно охолоджує його, далі на неї діє ультразвукове поле, випромінене верхньою стороною мембрани 11. В ультразвукових полях при турбулентному русі суспензії виникають кавітаційні явища, які є найбільш потужними факторами диспергування твердої фази в рідині. Ця дія посилюється при проходженні через отвори 13, які діють як циліндричні концентратори ультразвукового поля і як гідродинамічні 29470 6 випромінювачі. В півкульовому концентраторі деструктивні фактори досягають максимальної величини за рахунок фокусуючої дії ультразвукового поля в півкульовому концентраторі 14, діючого в другому напрямку. Далі дія ультразвука і кавітації продовжується в додаткових фокусуючих концентраторах 17 за рахунок наростання потужності ультразвукового поля. У всіх випадках отвори 15 і 18 діють як гідродинамічні випромінювачі. На всьому шляху проходження суспензії мають місце фактори руйнування твердих частинок в рідині за рахунок ударів цих частинок по металевим поверхням вузлів установки, співударів їх та аналогічних видів тертя. Конструкція концентраторів 14 і 17, яка представляє собою в цілому потужний концентратор, підтримує дію кавітації при заповненні ємності 1, ультразвуковими полями їх бокових поверхонь. При заповненні ємності 1 частково або повністю відкривають корковий кран 4 і по вихідному патрубку видаляють суспензію, яка пройшла активацію. Одночасно краном 8 регулюють подачу суспензії по вхідному патрубку 7 в ємність 1 і процес продовжується в безперервному режимі. Після закінчення роботи установка промивається аналогічним чином, а далі виключають високочастотний генератор (не показаний) ультразвукових хвиль, під'єднаний до магнітострикційного перетворювача. При відновленні роботи процеси повторюються.