Активатор-змішувач дисперсних сумішей

Корисна модель відноситься до області хімічної, електротехнічної, харчової, будівельної та ін. техніки, зокрема, до установок для диспергування і змішування твердих речовин з рідинами. Відомий змішувач-активатор, який утримує установлену на амортизаторах ємність, всередині якої концентрично розміщена, через пружну прокладку на упорі, мембрана у вигляді циліндричної оболонки з днищем, яка закріплена через прокладку в обмежувач на нижній стороні кришки. На внутрішній стороні оболонки послідовно розміщенні мембрани, кожна з яких має конічну поверхню, поєднану у вершині з сферичною, і по периметру гідравлічні випромінювачі. На зовнішній стороні днища установлений магнітострикційний перетворювач, по периметру якого в днищі виконані отвори. На одній осі з ємністю на кришці розміщені патрубки з кранами, а в верхній частині ємності - штуцер з краном для з'єднання з вакуумною системою [авт.свід. №1673468, Кл. В28С5/46, опубл. в Бюл. №32, 1991]. Недоліками цього змішувач-активатор є: - недостатня ступінь диспергування твердих частинок в рідині і змішування суспензії; - низька продуктивність установки. Відомий змішувач-диспергатор, який складається з установленої на амортизаторах вертикальної герметичної ємності у вигляді корпуса з кришкою і днищем, установлених на кришці по осі корпуса розвантажувальним патрубком забезпеченим корковим краном, штуцерами для подачі і виведення охолоджувальної рідини, які розташовані на боковій поверхні корпуса з допомогою упорів і амортизуючої прокладки, концентратор ультразвукових коливань з магнітострикційним перетворювачем, змонтованим по осі корпуса, мембрану з отвором, закріплену на боковій поверхні корпуса за допомогою кільцевих упорів і амортизуючої прокладки, яка забезпечена п'єзокерамічним випромінювачем у вигляді пустотної оболонки з фланцеподібним елементом у верхній частині, розташованій концентрично основній і виконаній з телефонного матеріалу [патент України №5708, опубл. в Бюл. №7-1, 1994]. Недоліком диспергатора-змішувача є те, що він не забезпечує високої ступені диспергування твердих частинок в рідині і змішування суспензій. Відомий також диспергатор-змішувач по патенту України №41081, Кл. В28С5/46, опубл. в Бюл. №7, 2001p., який містить герметичну ємність з співвісно розміщеним розвантажувальним патрубком, магнітострикційний перетворювач з випромінюючою мембраною, провідний вал і забезпечений горизонтально установленою мембраною з магнітострикційним перетворювачем з нижньої сторони, по контуру якого в ній симетрично виконані отвори, паралельно і співвісно якій зі щілиною на привідному пустотному валу, кінець якого забезпечений прорізами, встановлений пустотний і герметичний ротор, виконаний в вигляді пустотної зірочки з симетрично розташованими зубцями, бокові стінки яких паралельні, при цьому передні стінки, по ходу руху, виконані глухими в формі півкола, тупого закруглення, тупого або гострого кутів, з симетричними або різними сторонами, протилежні і торцеві стінки забезпечені гідродинамічними випромінювачами, розташованими симетрично по горизонтальній осі, а основа і кришки плоскими і паралельними між собою. Недоліками диспергатора-змішувача є: - складність конструкції установки; - наявність рухомого вузла; - складність заміни зношених гідродинамічних випромінювачів; - недостатня ступінь диспергування твердих частинок в рідині. В якості прототипу прийнятий змішувач-активатор дисперсних суспензій [патент України на корисну модель №25989, Кл. В28С5/46, опубл. в Бюл. №13, 2007р.], який забезпечений горизонтально установленою між днищем і нижньою стороною циліндричної ємності, з допомогою герметизуючих і амортизуючих кільцевих прокладок, випромінюючою мембраною, з нижньої сторони якої центрально і жорстко закріплений магнітострикційний перетворювач ультразвукових хвиль, а з верхньої її сторони центрально і жорстко закріплені: центральний циліндричний концентратор з отворами; зовнішній циліндричний концентратор з отворами і крайніми нижніми отворами центрального циліндричного концентратора, а висота обох концентраторів однакова; циліндричний концентратор, поперечний розтин стінки якого відповідає прямокутному трикутнику, гіпотенуза якого приходиться з зовнішньої сторони, по обидві сторони якого мембрана забезпечена симетричними отворами, перші з яких розміщені по контуру магнітострикційного перетворювача ультразвукових хвиль. Кришка ємності забезпечена центрально розміщеним завантажувальним патрубком з кроковим краном. Задачею корисної моделі є підвищення якості суспензії і удосконалення конструкції установки. Задача досягається тим, що активатор-змішувач дисперсних сумішей утримує вертикально установлену циліндричну ємність, яка складається з верхньої циліндричної секції з кришкою, забезпеченою центрально розміщеним вхідним патрубком з корковим краном та нижньої циліндричної секції з днищем, розміщеним на амортизаторах, на якому центрально установлений вихідний патрубок з корковим краном, між якими з допомогою амортизуючих і герметизуючих кільцевих прокладок горизонтально розміщенні верхня випукла і нижня ввігнута мембрани зістикованих між собою по контуру, верхня з яких забезпечена з нижньої сторони центрально і жорстко розміщеним магнітострикційним перетворювачем, а на її верхній стороні жорстко і центрально закріплені: центральний перфорований циліндричний концентратор з отворами, середній циліндричний концентратор з отворами в крайній нижній частині та крайній циліндричний концентратор, перед яким і після якого у верхній випуклій мембрані по периметру розміщені отвори, а на нижній стороні нижньої ввігнутої мембрани з центральним отвором жорстко і центрально закріплені: стакан з центральним отвором в його днищі та в середині нього - стакан з перфорованим днищем. Ознаками прототипу, які співпадають з ознаками активатора-змішувача дисперсних сумішей є вертикально установлена на амортизаторах герметична циліндрична ємність з кришкою і днищем співвісно розміщеними завантажувальним і розвантажувальним патрубками забезпеченими корковими кранами, мембрана з магнітострикційним перетворювачем та циліндричні концентратори. Конструктивне рішення виконання активатора-змішувача дисперсних сумішей забезпечує ряд суттєвих переваг у порівнянні з відомими аналогами і прототипом: 1. Частково нове сполучення ознак, що указує на наявність суттєвих відмінностей: наявність ємності, яка складається з двох секцій; замість однієї горизонтальної мембрани з'єднані між собою; магнітострикційний перетворювач закріплений до випуклої частини мембрани і розміщений між двома мембранами. 2. Введення нових ознак, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: до ввігнутої мембрани прикріплені стакан з центральним отвором в його днищі та стакан в ньому з перфорованим днищем, які відіграють роль циліндричних концентраторів. 3. Заміна частини ознак новими, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: форми і розміри всіх концентраторів змінені для підсилення ультразвукових полів в верхній секції ємності; форма плоскої мембрани замінена випуклою і ввігнутою формами мембран з'єднаних між собою, що забезпечило можливість розміщення між ними магнітострикційного перетворювача і одержання додаткової потужної кавітаційної зони. 4. Нове взаємоположення ознак та нові типи зв'язків і взаємодії між ознаками витікають з пп.1, 2 і 3, що теж підтверджує наявність суттєвих відмінностей активатора-змішувача дисперсних сумішей від аналогів і прототипу. Ці конструктивні рішення в заявляємому об'єкт забезпечують значне підвищення якості дисперсних сумішей після їх активації і удосконалюють конструкцію установки без збільшення енергетичних затрат, погіршення екологічних умов праці і техніки безпеки. На фігурі приведений активатор-змішувач дисперсних сумішей у розтині. Активатор-змішувач дисперсних сумішей утримує вертикально установлену циліндричну ємність, яка складається з верхньої циліндричної секції 1 з кришкою 2, забезпеченою центрально розміщеним вхідним патрубком 3 з корковим краном 4 та нижньою циліндричної секції 5 з днищем 6, розміщеним на амортизаторах 7, на якому центрально установлений вихідний патрубок 8 з корковим краном 9, між якими з допомогою амортизуючих і герметизуючих кільцевих прокладок 10 і 11 горизонтально розміщені верхня випукла 12 і нижня ввігнута 13 мембрани, зістикованих між собою по контуру, верхня з яких ввігнута забезпечена з нижньої сторони центрально і жорстко розміщеним магнітострикційним перетворювачем 14, а на її верхній стороні жорстко і центрально закріплені: центральний перфорований циліндричний концентратор 15 з отворами 16, середній циліндричний концентратор 17 з отворами 18 в крайній нижній частині та крайній циліндричний концентратор 19, перед яким і після якого у верхні їй випуклій мембрані по периметру розміщені отвори 20 і 21. На нижній стороні нижньої ввігнутої мембрани 13 з центральним отвором 22 ввігнутої жорстко і центрально закріплені: стакан 23 з центральним отвором 24 в його днищі та всередині його - стакан 25 з перфорованим днищем 26. Активатор-змішувач дисперсних сумішей працює таким чином. При закритому корковому крані 9, ввімкненому генераторові (не показаний) ультразвукових хвиль, під'єднаним до магнітострикційного перетворювача 14 і відкритому корковому крані 4 по вихідному патрубку З в перфорований циліндричний концентратор 15 подають дисперсну суспензію, де вона піддається фокусуючій дії ультразвукового поля його внутрішньої сторони та верхньої сторони верхньої випуклої мембрани 12. В процесі цієї дії в турбулентному потоці суспензії виникають кавітаційні явища, які є найбільш потужним деструктором твердої фази в рідині. Продукти руйнування цих частинок якісно змішуються з рідиною дією кавітації. Дія кавітації доповнюється ударами і співударами твердих частинок, різними видами їх тертя та механічною ерозією. Проходячи через отвори 16 концентратора 15 суспензія піддається аналогічним діям в ультразвукових полях зовнішньої сторони концентратора 15, внутрішньої сторони середнього циліндричного концентратора 17 та верхньої сторони випуклої мембрани 12. Ці дії посилюються при її проходженні через отвори 16, які працюють як циліндричні концентратори і гідродинамічні випромінювачі. Проходячи через отвори 18 суспензія піддається дії ультразвукових полів: зовнішньої сторони концентратора 17, внутрішньої сторони крайнього циліндричного концентратора 19, в яких виникають кавітаційні явища, і по отворах 20 опускається на сторону нижньої вигнутої мембрани 13, корпуса магнітостриктора 14 і нижньої сторони верхньої випуклої мембрани 12. При цьому отвори 18 і 20, як, і в подальшому отвори 22, 26 і 24, діють як циліндричні концентратори і гідродинамічні випромінювачі. Через отвір 22 суспензія поступає в стакан 25, який діє як циліндричний фокусуючий концентратор і через отвори 26 поступає в стакан 23, який діє аналогічно, а далі через центральний його отвір 24 поступово заповнює нижню циліндричну секцію 5. По всьому шляху переміщення суспензії, під дією відповідних ультразвукових полів, діють кавітація та супроводжуючі її удари і співудари твердих частинок, їх різновидності тертя та механічна ерозія. При заповнені секції 5 та секції 1 вступають в дію зовнішні ультразвукові поля стакана 23 і концентратора 19, що дозволяє підтримувати явища кавітації і при заповнені ємностей. Після заповнення нижньої циліндричної секції 1 частково або повністю відкривають корковий кран 9 і по вихідному патрубку 8 видаляють активовану суспензію для подальшого використання. Одночасно корковим краном 4 регулюють об'єм суспензії, яка поступає в секцію 1 і процес продовжується в безперервному режимі. Після закінчення роботи аналогічним чином установку промивають, після чого вимикають генератор (не показаний) ультразвукових хвиль. При відновленні роботи процеси повторюються.