Активатор мінеральних речовин

Корисна модель відноситься до будівельної, хімічної, харчової та іншої техніки, зокрема, до установок для активації дисперсних сумішей. Відома установка для активації цементної суспензії, утримуюча установлену на основі за допомогою амортизаторів раму з вібраторами, герметичну ємність з розміщеними в ній трубопроводами і гідравлічними випромінювачами, патрубками, для введення і виведення цементної суспензій і подачі надлишкового тиску [авт. св. СРСР №643346, Кл. В28С5/46, надр. в Б.В. №3 1979р.]. Недоліком цієї установки є: - потреба в надлишковому тиску для забезпечення роботи гідродинамічних випромінювачів; - значна витрата води; - значні габарити по висоті. Відома установка для активації цементної суспензії, яка утримує герметичну ємність на амортизаторах, забезпечену фігурними секціями з'єднаними між собою і утворюють герметичний об'єм, підключений до вакуумнасосу, з установленими у ньому почергово горизонтально по центру, магнітострикційним перетворювачем, розміщеними між ними паралельно нахиленим стінкам фігурних секцій [авт. св. СРСР №1065214, Кл. В28С5/46, надр. в Б.В. №1, 1984р.]. Недоліком цієї установки є: - недостатня ступінь диспергування і змішування сумішей; - дуже трудомістка у виготовленні (фігурні секції); - низька продуктивність із-за великої протяжності переміщення суспензії; - значна витрата електроенергії. Відомий також пристрій для активації цементної суспензії, який забезпечений закріпленими в днищі магнітострикційним перетворювачем з паралельно валам випромінюючої пластиною, причому вали при виконанні різношвидкісні, з яких високошвидкісний вал виконаний з закріпленими на ньому дисками, які чергуються з шайбами, а низькошвидкісний у вигляді пустотілого барабану з кільцевими канавками для виходу 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 діагональне 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. Відомий також змішувач-активатор [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. Недоліками змішувача-активатора є: - великі габаритні розміри установки; - недостатня ступінь диспергування твердих частинок та змішування продуктів руйнування з рідиною; - інтенсивний знос вершин концентраторів. В якості найближчого аналога прийнятий [„Ультразвуковий змішувач-активатор” по патенту України №26965, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. №16, 2007р.], який утримує вертикально установлену герметичну конусну ємність, повернуту малою основою вниз, розміщену на амортизаторах і забезпечену днищем з центральним вихідним патрубком обладнаним корковим краном, на великій основі якої під кришкою, з центральним вхідним патрубком з корковим краном, між герметизуючими і амортизуючими кільцевими прокладками горизонтально установлена мембрана з ввігнутою вниз центральною частиною і центральним отвором та другими отворами, до якої з верхньої сторони жорстко і центрально установлена випукла мембрана з магнітострикційним перетворювачем жорстко і центрально установленим з її нижньої сторони між отворами кожного контуру та отворами в нижній крайній випуклій зоні, а до нижньої сторони мембрани по її периферії жорстко і центрально установлений великою основою пустотний конусний концентратор з жорстко і горизонтально в одній площині з проміжними закріпленими стрижнями-концентраторами по всій його висоті з однаковими проміжними між їх вільними кінцями в центральній зоні. Недоліками змішувача-активатора є: - недостатня якість активації суспензії; - складність експлуатації стрижневої системи. Спільними ознаками для активатора мінеральних речовин і найближчого аналога є: вертикально установлена на амортизаторах герметична ємність, випукла мембрана з магнітострикційним перетворювачем закріпленим з нижньої її сторони, мембрани, концентратори, вхідний і вихідний патрубки забезпечені запорно-роздавальною арматурою. Задачею активатора мінеральних речовин є підвищення якості суспензії та удосконалення якості конструкції установки. Задача вирішується тим, що активатор мінеральних речовин утримує герметичну вертикально установлену ємність з днищем, розміщеним на амортизаторах, забезпечений центральним вихідним патрубком з корковим краном та кришкою з центральним вихідним патрубком, забезпеченим корковим краном, під якою між кільцевими герметизуючими і амортизуючими прокладками установлена горизонтальна мембрана з отворами по периферії і центральним отвором під яким з нижньої сторони жорстко і центрально закріплений центральний оболонковий катеноїдальний концентратор ультразвукових коливань та отворами між аналогічно закріпленими з проміжними концентраторами такої ж форми, а з верхньої сторони - центрально і жорстко закріплені: основна сферична мембрана з магнітострикційним перетворювачем розміщеним центрально з нижньої її сторони, яка забезпечена отворами між контуром магнітострикційного перетворювача та кільцевим концентратором центрально і жорстко закріпленим з верхньої її сторони, та тарілчастою додатковою мембраною перфорованою отворами, з центральними отворами. Конструктивне рішення виконання активатора мінеральних речовин забезпечує ряд переваг у порівнянні з прототипом та аналогами і має наявні суттєві відмінності, які виражені новими ознаками: 1. Частково нове сполучення ознак, що указує на наявність суттєвих відмінностей: поєднання основної сферичної мембрани з горизонтальною мембраною забезпеченою отворами; поєднання отворів горизонтальної мембрани з оболонковими катеноїдальними концентраторами; поєднання горизонтальної мембрани з оболонковими катеноїдальними концентраторами; катеноїдальних концентраторів між собою. 2. Введення нових ознак, що також свідчать про наявність суттєвих відмінностей: кільцевий концентратор і жорстко закріплений з верхньої сторони основної сферичної мембрани; центральний оболонковий катеноїдальний концентратор; аналогічні концентратори розміщені з проміжками між собою; додаткова тарілчата мембрана. 3. Згідно з пп.1 і 2 мають місце нові типи зв'язків і взаємодій між ознаками. На Фіг. приведений активатор мінеральних речовин в розтині. Активатор мінеральних речовин утримує вертикально установлену циліндричну ємність 1 з днищем 2, розміщеним на амортизаторах 3, забезпеченим центральним вихідним патрубком 4 з корковим краном 5 та кришку 6 з центральним вихідним патрубком 7, забезпеченим корковим краном 8, під якою між кільцевими амортизуючими і герметизуючими прокладками 9 і 10 установлена горизонтальна мембрана 11 з отворами 12 по периферії і центральним отвором 13, під яким з нижньої сторони жорстко і центрально закріплений центральний оболонковий катеноїдальний концентратор 14 ультразвукових коливань та отворами 15 між аналогічно розміщеними з проміжками такими же концентраторами 16, а з верхньої сторони - центрально і жорстко закріплені: основна сферична мембрана 17 з магнітострикційним перетворювачем 18 розміщеним центрально з нижньої її сторони, яка забезпечена отворами 19 між контуром магнітострикційного перетворювача 18 та кільцевим концентратором 20 центрально і жорстко закріпленим з верхньої її сторони, та тарілчастою додатковою мембраною 21, перфорованою отворами 22, з центральним отвором 23. Активатор мінеральних речовин працює таким чином. При закритому корковому крані 5, ввімкнутому високочастотному генераторові (не показаний), підключений до магнітострикційного перетворювача 18 і відкритому корковому крані 8 по вихідному патрубку 7 в ємність 1 подають суспензію, мінеральні дисперсні частинки якої підлягають активації. Подаючи на зовнішню сторону основної сферичної мембрани 17, охолоджує жорстко установлений з нижньої сторони магнітострикційний перетворювач 18, одночасно піддається дії випромінюючого ультразвукового поля. При турбулентному русі суспензії і наявності ультразвукового поля в ній виникають кавітаційні явища, які є найбільш потужними деструкторами мінеральних частинок в рідині. Одночасно кавітація якісно змішує продукти руйнування твердої фази з рідиною. Додаткова руйнівна дія на ці частинки має місце при їх ударах і співударах, аналогічних видах тертя та механічної ерозії. На зовнішній поверхні основної сферичної мембрани 17 кавітація підсилюється кільцевим концентратором 20 і при походженні через отвори 19, які діють як циліндричні концентратори і гідродинамічні випромінювачі. Подаючи на додаткову тарілчасту мембрану 21 суспензія охолоджує корпус магнітострикційного перетворювача 18 і піддається дії ультразвукових полів випромінюваних самим корпусом верхньою стороною основної сферичної мембрани 17. Проходячи через отвори 22 і центральний отвір 23, які діють як циліндричні концентратори і гідродинамічні випромінювачі, суспензія поступає на горизонтальну мембрану 11, де піддається дії ультразвукових полів випромінюваних її верхньою стороною, внутрішньою стороною основної сферичної мембрани 17 і нижньою стороною додаткової тарілчастої мембрани 21. Проходячи через отвори 13 і 15 мембрани 11, які діють аналогічним отворам суспензія подає під двосторонню дію ультразвукових полів оболонкових катеноїдальних концентраторів 16 і центрального оболонкового катеноїдального концентратора 14. По всьому шляху переміщення суспензії має місце дія кавітації. При поступовому заповненні ємності 1 суспензією кавітаційна дія в ній підтримується ультразвуковими полями випромінюваним першим оболонковим катеноїдальним концентратором 16 і нижньою стороною мембрани 11, а після проходження через отвори 12 зовнішньою стороною основної сферичної мембрани 17 і кільцевого концентратора 20. Після заповнення ємності 1 частково або повністю відкривають корковий кран 5 і по вихідному патрубку 4 видаляють активовану суспензію для подальшого використання. Одночасно краном 8 регулюють об'єм подачі суспензії по вхідному патрубку 7 і процес продовжується в безперервному режимі. Після закінчення роботи установка промивається аналогічним чином і вимикається високочастотний генератор (не показаний) ультразвукових хвиль. При відновленні роботи процеси повторюються.