Активатор мінеральних речовин

Корисна модель відноситься до області хімічної, електротехнічної, харчової, будівельної та інших технологій, зокрема, до установок для диспергування твердих частинок в дисперсних сумішах та змішування їх з рідкою фазою. Відома установка для активації цементної суспензії [авт. свід. СРСР №1065214, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. №1, 1984p.], яка утримує герметичну ємність, розміщену на основі на амортизаторах з розміщеними в середині неї одна під одною секціями з випромінювачами, і запірно-роздавальну арматуру для введення і виведення цементної суспензії, при цьому секції забезпечені симетрично розміщеними відносно осі установки горизонтальною мембраною з розміщеним під нею магнітострикційним перетворювачем. Недоліками установки є: - виконання ремонтних робіт по заміні окремих вузлів складне із-за наявності секцій розміщених одна над одною; - відсутні концентратори ультразвукових хвиль, що зменшує ступінь диспергування твердих частинок в кавітаційній зоні; - наявність охолоджувальної системи. Відома установка для активації цементної суспензії [авт. свід. СРСР №1451027, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. №2, 1989p.], яка утримує установку на амортизаторах ємність з розміщеними послідовно в ній на кільцевих прокладках із пружного матеріалу мембранами, забезпеченими магнітострикційними перетворювачами, патрубки для введення і виведення суспензії і штуцер з'єднання з вакуумною системою. Недоліками установки є: - складність конструкції, що викликає труднощі в процесі експлуатації; - відсутність концентраторів ультразвукових хвиль, що зменшує ступень диспергування твердих частинок в суспензії в процесі кавітації; - наявність вакуумної системи. Відомий також диспергатор-змішувач [авт.свід. № 1803324, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. №11, 1993p.], який утримує установлену на амортизаторах вертикальну герметичну ємність в вигляді корпуса з кришкою і з днищем, установлені на кришці по осі корпуса завантажувальний патрубок з корковим краном, штуцери подачі і відведення охолоджуючої рідини, розміщені на боковій поверхні корпуса, установлену по осі корпуса оболонку, яка закріплена на боковій внутрішній поверхні корпуса з допомогою упора прорезиненої амортизаційної прокладки, концентратор ультразвукових коливань з магнітострикційним перетворювачем, змонтованим по осі корпуса, мембрану з отвором, закріплену на боковій поверхні корпуса при допомозі кільцевих упорів і прорезиненої амортизаційної прокладки. Недоліками диспергатора-змішувача є: - наявність тільки одного концентратора ультразвукових хвиль і його складність виготовлення із-за конструктивного поєднання з мембраною; - недостатня ступінь диспергування твердих частинок в суспензії. Відомий також диспергатор [авт. свід. №1620309, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. №2, 1991p.], який утримує установку на амортизаторах вертикальну герметичну ємність, по осі якої по різні сторони перегородки змонтовані магнітострикційний перетворювач і основний концентратор ультразвукових коливань в вигляді зрізаного конуса зі сферичною верхньою частиною, закріплений на стінках ємності додатковий концентратор, розміщений з проміжком і коаксіально основному, в вигляді оболонки, запорно-роздавальну арматуру, а оболонка забезпечена індукційними котушками і виконана із діелектричного матеріалу. Недоліками диспергатора є: - наявність охолоджувальної системи; - кавітаційне поле створює один конусний концентратор ультразвукових хвиль, що недостатньо забезпечує диспергування твердих частинок суспензії. В якості прототипу прийнятий [«Диспергатор» по патенту України №68550, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. №8, 2004p.], який забезпечений двома мембранами, верхня з яких горизонтально розміщена на меншій основі вертикальної герметичної ємності, яка має форму зрізаного конуса, під кришкою між двома герметизуючими і амортизуючими прокладками, з нижньої сторони якої центрально і жорстко основою закріплені основний конусний концентратор у вигляді зрізаного конуса зі сферичною кінцевою частиною, а додатковий оболонковий концентратор перфорований і з центральним отвором основою прилягає до мембрани знизу і розміщений з проміжками і коаксіально основному, на верхній магнітострикційний перетворювач, а отвори в ній симетрично розміщені по периметру магнітострикційного перетворювача і внутрішньою поверхнею додаткового оболонкового концентратора, а нижня горизонтальна мембрана - між двома герметизуючими і амортизуючими прокладками над днищем під великою основою ємності, а з нижньої сторони забезпечена центрально і жорстко закріпленим нижнім магнітострикційним перетворювачем коливань, а на верхній її стороні аналогічно, попарно і симетрично закріплені основами, з проміжком до внутрішньої сторони стінки ємності і зовнішньої сторони поверхні додаткового оболонкового концентратора, додаткові конусні концентратори зі сферичною верхньою частиною, а отвори в нижній мембрані розміщені між внутрішньою стінкою ємності і цим концентратором. Недоліками прототипу є: - високі енергозатрати на одиницю продукції; - підвищена наявність повнотілих металоємких конусних концентраторів з одностороннім використанням ультразвукового поля і підвищеними затратами енергоємності. Задачею корисної моделі є зниження енергозатрати на одиницю продукції та удосконалення конструкції установки. Задача виконується тим, що активатор мінеральних речовин утримує вертикально установлену циліндричну ємність, яка складається з верхньої циліндричної секції з кришкою забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном, між якими на амортизуючих і герметизуючих кільцевих прокладках горизонтально установлена мембрана з отворами у внутрішньої сторони ємності і отворами розміщеними по периметру жорстко і центрально закріпленого з її нижньої сторони магнітострикційного перетворювача ультразвукових коливань і аналогічно закріплених до тієї ж мембрани з тієї ж сторони конусного пустотного концентратора з отворами і центральним отвором, нижня частина якого жорстко закріплена в отворі більшої нижньої частини пустотного кульового концентратора з отворами коло місця їх кріплення, а верхня менша його частина з отворами на боковій поверхні, яка жорстко і центрально закріплена на верхній стороні мембрани, по краях якої аналогічно закріплений пустотний конусний концентратор з повернутою униз вершиною з центральним отвором. Загальними ознаками, які співпадають з прототипом є герметична вертикально установлена на амортизаторах ємність з запірно-роздавальною арматурою і розміщені в ній горизонтальна мембрана, конусні концентратори і магнітострикційний перетворювач. Конструктивні рішення виконання активатора мінеральних речовин забезпечують ряд переваг та суттєвих відмінностей у порівняні з відомими аналогами і прототипом: 1. Введення нових ознак, свідчить про наявність суттєвих відмінностей: кульовий пустотний концентратор з отворами, який розділяє горизонтальна мембрана з магнітострикційним перетворювачем на меншу верхню частину та більшу нижню частину; кульовий пустотний концентратор з розміщеним в ньому пустотним конусним концентратором; конусний пустотний концентратор з повернутою униз вершиною з центральним отвором. 2. Заміна частини ознак новими, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: три повнотілі конусні концентратори замінені на кульовий пустотний концентратор з повернутою униз вершиною з центральним отвором; конусна ємність замінена на циліндричну, яка складається з двох секцій. 3. Відповідно з пп. 1 і 2 мають місце нові взаємоположення ознак і нові типи зв'язку та взаємодії між ознаками. Ці конструктивні рішення дозволили за рахунок одного (замість двох у прототипі) магнітострикційного перетворювача одержати потужні ультразвукові поля, за рахунок двосторонньої дії конусних пустотних концентраторів та фокусуючого ультразвукові хвилі кульового концентратора, підсилити одне ультразвукове поле другим і, відповідно, одержати потужну кавітацію, яка є основним деструктором твердої фази в рідині, що забезпечило зниження енергозатрати на одиницю продукції та удосконалення конструкції установки. На фігурі приведений активатор мінеральних речовин в розтині. Активатор мінеральних речовин утримує вертикально установлену циліндричну ємність, яка складається з верхньої циліндричної секції 1 з кришкою 2 забезпечено центральним вхідним патрубком 3 з корковим краном 4 і нижньої циліндричної секції 5 з днищем 6 забезпеченим центральним вихідним патрубком 7 з корковим краном 8, між якими на амортизуючих і герметизуючих кільцевих прокладок 9 і 10 горизонтально установлена мембрана 11 з отворами 12 у внутрішньої сторони ємності і отворами 13, розміщеними по периметру жорстко і центрально закріпленого з її нижньої сторони магнітострикційного перетворювача 14 ультразвукових хвиль і аналогічно закріплених до тієї ж мембрани 11 з тієї ж сторони конусного пустотного концентратора 15 з отворами 16 і центральним отвором 17, нижня частина якого жорстко закріплена в отворі 18 більшої нижньої частини 19 кульового пустотного концентратора з отворами 20 коло місця їх кріплення, а верхня менша його частина 21 з отворами 22 на боковій поверхні, яка жорстко і центрально закріплена на верхній стороні мембрани 11, по краях якої аналогічно закріплений конусний пустотний концентратор 23 з повернутою униз вершиною 24 з центральним отвором 25. Активатор мінеральних речовин установлений центрально на амортизаторах 26. Активатор мінеральних речовин працює таким чином. При закритому корковому крані 8, включеному високочастотному генераторові (не показаний), під'єднаному до магнітострикційного перетворювача 14 і відкритому корковому крані 4 по вхідному патрубку 3 в верхню секцію ємності 1 подають суспензію, яка складається з мінеральних речовин та рідини. Поступаючи у внутрішню площину вершини 24 концентратора 23, вона піддається дії концентрованого ультразвукового поля, що сприяє виникненню кавітації в її турбулентному русі. Кавітація, як найбільш ефективний фактор руйнування мінеральних частинок в рідині та змішування продуктів руйнування з рідкою складовою є основним деструктором твердої фази, яку доповнюють удари і співудари цих частинок, аналогічні види тертя та механічна ерозія. Названі фактори сприяють значному збільшенню питомої поверхні мінеральних частинок, чим сприяють їх активності в подальшому використанні. Проходячи через отвір 25, який діє як гідродинамічний випромінювач і циліндричний концентратор ультразвукових хвиль, суспензія поступає на зовнішню поверхню верхньої меншої частини 21 кульового концентратора 19, де піддається дії його ультразвукового поля та ультразвукового поля внутрішньої сторони конусного концентратора 23, чим посилюється деструктивна дія кавітації. Отвори 22 працюють аналогічно отвору 25 і через них суспензія поступає на верхню поверхню мембрани 11, де піддається дії випромінюваного нею ультразвукового поля та фокусуючого ультразвукового поля внутрішньої сторони верхньої меншої частини кульового концентратора 22. Далі, через отвори 13, які діють як гідродинамічні випромінювачі і циліндричні концентратори, суспензія поступає у внутрішню площину конусного пустотного концентратора 15, омиває і охолоджує корпус магнітострикційного перетворювача 14. Проходячи через отвори 16 на суспензію діють ультразвукові поля зовнішньої сторони упомянутого концентратора 15 і внутрішньої сторони кульового концентратора 19. Проходячи через отвори 17 і 20 суспензія поступово заповнює нижню циліндричну ємність піддаючись додатковій дії ультразвукових полів зовнішніх сторін конусного концентратора 15 та кульового концентратора 19. Через отвори 12 суспензія поступає в верхню ємність 1, заповнює її і піддається додатковій дії ультразвукового поля, яке випромінює зовнішня сторона конусного концентратора 23. Таким чином, по всьому об'єму установки на суспензію діють кавітація, тертя, удари і співудари твердої фази та механічна ерозія. Після заповнення ємності 1 частково або повністю відкривають корковий кран 8 і по вихідному патрубку 7 видаляють активовану суспензію. Краном 4 регулюють об'єм подачі суспензії в ємності 1 по вихідному патрубку 3 і процес продовжується в безперервному режимі. Після закінчення роботи аналогічним чином установка промивається, після чого вимикається високочастотний генератор (не показаний). При відновлені роботи процеси повторюються.