Ультразвуковий змішувач-активатор

Ультразвуковий змішувач-активатор, що містить установлену на амортизаторах герметичну ємність, вхідний і вихідний патрубки, мембрану з магнітострикційним перетворювачем ультразвукових коливань, концентратор ультразвукових хвиль та запірно-роздавальну арматуру, який відрізняється тим, що утримує герметичну вертикально установлену циліндричну ємність, яка складається з верхньої циліндричної секції з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном, та нижньої циліндричної секції з днищем, установленим на амортизаторах, забезпеченим центральним вихідним патрубком з корковим краном, між якими 3 Відомий також диспергатор-змішувач [патент України №14203, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. №22, 1990р.], який забезпечений додатковими випромінювачами, ємність виконана у формі зрізаного конуса, розміщеного великою основою на амортизаторах, і має на боковій поверхні кільцеві кронштейни, на яких через пружні прокладки розміщені випромінювачі, виконані у вигляді кільцевих п'єзокерамічних перетворювачів, а диски, закріплені на вертикальному валу приводу співвісно ємності, причому діаметр кожного диска, розміщеного під відповідним кільцевим перетворювачем, менше діаметра останнього. Недоліками диспергатора-змішувача є: - низька продуктивність установки із-за значної довжини шляху переміщення суспензії; - відсутність кавітації, що знижує якість диспергування твердих частинок та змішування їх з рідиною; - складність конструкції із-за наявності рухомого вузла. Відомий також «Диспергатор» по патенту України №4819, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. №71, 1994р., який забезпечений втулками, розміщеними на боковій поверхні ємності між мембранами, отвори в непарних мембранах розміщені по периферії, а в парних - в центрі, при цьому площина поперечного розтину центрального отвору рівна сумі площин поперечних розтинів отворів по периферії. Недоліками цієї установки є: - низька ступінь диспергування твердих частинок в рідині із-за відсутності кавітації; - недостатня якість змішування складових суспензії по тій же причині. В якості прототипу прийнятий «Диспергатор мінеральних речовин» по патенту України №41172, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. №7, 2001р., який містить установлену на амортизаторах кульову герметичну ємність, магнітострикційний перетворювач, основну та допоміжну мембрани, лійкоподібний концентратор ультразвукових коливань та запірно-роздавальну арматуру, який відрізняється тим, що він має установлений горизонтально усередині кульової герметичної ємності, за допомогою кільцевої герметизуючої та амортизуючої фігурної прокладки й кільцевого упору, жорстко і центрально закріпленого з внутрішньої сторони нижньої півкулі нижче горизонтальної осі, коливальний контур ультразвукових хвиль, що складається з основної мембрани, розташованої у верхній півкулі, забезпеченої співвісно та жорстко закріпленими з верхньої сторони магнітострикційними перетворювачами, з нижньої її сторони основними концентраторами ультразвукових хвиль, та отворами у ній по контуру її основи, та нижньої допоміжної мембрани, жорстко з'єднаних по периметру поясом, що повторює контури внутрішньої поверхні ємності, яка в центральній частині переходить в лійкоподібний концентратор ультразвукових хвиль, який повторює контури основного концентратора, при цьому їх кінці горизонтальні та співпадають, а між внутрішньою 29508 4 поверхнею ємності та поясом і між лійкоподібним концентратором ультразвукових хвиль та контуром основного концентратора є зазори. Задачею корисної моделі є підвищення якості суспензії в процесі її активації і змішування та удосконалення конструкції установки. Задача досягається тим, що ультразвуковий змішувач-активатор утримує герметичну вертикально установлену циліндричну ємність, яка складається з верхньої циліндричної секції з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном та нижньої циліндричної секції з днищем, установленим на амортизаторах, забезпеченим центральним вхідним патрубком з корковим краном, між якими з допомогою герметизуючих і амортизуючих кільцевих прокладок установлена мембрана тарілчастої форми на периферійній горизонтальній частині з отворами, на якій жорстко і центрально, з верхньої сторони, закріплений великою основою пустотний нижній конусний концентратор ультразвукових хвиль, який перегином в його верхній частині переходить у середній пустотний конусний концентратор ультразвукових хвиль, який в свою чергу, в нижньому перегині переходять у верхній пустотний конусний концентратор ультразвукових хвиль з заокругленою глухою вершиною, який забезпечений в своїй крайній нижній частині симетрично розміщеними отворами, а на горизонтальній центральній частині мембрани з верхньої сторони жорстко і центрально закріплений магнітострикційний перетворювач ультразвукових коливань, по периметру якого розміщені отвори. Загальними ознаками аналогів і прототипу з об'єктом, що заявляється, є установлена на амортизаторах герметична ємність, вхідний і вихідний патрубки, мембрана з магнітострикційним перетворювачем ультразвукових коливань, концентратор ультразвукових коливань та запірнороздавальна арматура. Конструктивне рішення виконання ультразвукового змішувача-активатора забезпечує ряд суттєвих відмінностей ознак, у порівнянні з аналогами і прототипом, основними з яких є: 1. Частково нові сполучення ознак, які указують на наявність суттєвих ознак, це: - тарілчаста форма мембрани, замість конструктивно складного коливального контура у прототипу, що дозволило суттєво змінити всю конструкцію внутрішньої частини ємності, яка забезпечує підвищення якості суспензії; - двохсекційна вертикально установлена циліндрична ємність, замість трудно виготовленої кульової ємності у прототипу, що забезпечує спрощення конструкції і можливість використання тарілчастої мембрани. 2. Введення нової ознаки - трьох ланкового концентратора ультразвукових коливань корінним чином міняє в більшу сторону ультразвукове поле. Верхній пустотний концентратор випромінює максимально можливе ультразвукове поле, чим створюються умови для виникнення потужної кавітації під вхідним патрубком, чим вирішується 5 задача підвищення якості суспензії. Таке технічне рішення указує на наявність суттєвих відмінностей ознак від аналогів і прототипу. 3. Згідно п.п. 1 і 2 і заявленому об'єкті мають місце нові взаємоположення ознак і нові типи зв'язку і взаємодії між ознаками, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей ознак. На Фіг. приведений ультразвуковий змішувачактиватор в розтині. Ультразвуковий змішувач-активатор утримує вертикально установлену циліндричну герметичну ємність, яка складається з верхньої секції 1 з кришкою 2, забезпеченою центральним вхідним патрубком 3 з корковим краном 4 та нижньої секції 5 з днищем 6, установленим на амортизаторах 7, забезпеченим центральним вихідним патрубком 8 з корковим краном 9. Між секціями 1 і 5 з допомогою герметизуючих і амортизуючих кільцевих прокладок 10 і 11 установлена мембрана 12 тарілчастої форми на периферійній горизонтальній частині, з отворами 13, до якої жорстко і центрально з верхньої сторони закріплений великою основою пустотний нижній конусний концентратор 14, який перегином в його верхній частині переходить в середній пустотний концентратор ультразвукових хвиль 15, який, в свою чергу, в нижньому перегині переходить у верхній пустотний концентратор ультразвукових хвиль 16 з заокругленою вершиною, який забезпечений в своїй нижній крайній частині симетрично розміщеними отворами 17. На горизонтальній центральній частині мембрани 12 з верхньої сторони жорстко і центрально закріплений магнітострикційний перетворювач 18, по периметру якого розміщені отвори 19. Ультразвуковий змішувач-активатор працює таким чином. При закритому корковому крані 9, ввімкненому високочастотному генераторові (не показаний) магнітострикційного перетворювача 18 і відкритому корковому крані 4 по вхідному патрубку 3 в ємність 1 подають суспензію для її активації і змішування. Поступаючи на округлену вершину верхнього пустотного конусного концентратора 16. де інтенсивність ультразвукового поля максимальна, в турбулентних потоках суспензії виникає кавітація, яка є найбільш потужним фактором диспергації твердих частинок та змішування продуктів руйнування і рідиною. Одночасно мають місце додаткові фактори руйнування твердих частинок: їх удари і співудари, різні види тертя та механічна ерозія. При значному збільшенні питомої поверхні твердої фази і рівномірному її розподілу в об'ємі пропорційно збільшується активність суспензії в цілому при її використанні. Проходячи через отвори 17, які діють як циліндричні концентратори і гідродинамічні випромінювачі, суспензія піддається дії ультразвукового поля випромінюваного цим концентратором 16 внутрішньою стороною, а доступаючи на корпус магнітострикційного перетворювача 18 охолоджує його і піддається дії ультразвукових полів випромінюваних корпусом і 29508 6 верхньою стороною мембрани 12. Пройшовши отвори 19, які діють аналогічно отворам 17, суспензія поступово заповнює ємність піддаючись послідовно дії ультразвукових полів випромінюваних нижньою стороною мембрани 12, обома сторонами конусних концентраторів 14, 15 і 16 підтримуючи, цим самим, дію кавітації по всьому об'єму. Після заповнення ємності суспензією повністю або частково відкривають корковий кран 9 і видаляють активовану і змішану суспензію для її подальшого використання. Одночасно корковим краном 4 регулюють об'єм подачі суспензії в ємність по вхідному патрубку 3 і процес продовжується в безперервному режимі. По закінченні роботи установка промивається аналогічним чином, а після промивки вимикається високочастотний генератор (не показаний) ультразвукових коливань. При відновленні роботи процеси повторюються.