Установка для активації суспензії та рідин

Установка для активації суспензій та рідин, що містить змонтовану на амортизаторах герметичну ємність з запірно-роздавальною арматурою, патрубком для подачі суспензії з гідродинамічним випромінювачем, розміщеним напроти нього відбивачем і збуджувачем вібраційних коливань, яка відрізняється тим, що збуджувач вібраційних коливань виконаний у вигляді прикріпленого до ємності за допомогою пружних прокладок магнітострикційного перетворювача з випромінюючими і приймальним пакетами магнітостриктора, жорстко прикріпленими до торця установленого всередині ємності концентратора-хвилеводу з каналом, який під'єднаний до патрубка для подачі суспензій чи рідин, причому відбивач розміщений з можливістю регулювання відносно гідродинамічного випромінювача, розміщеного на вихідному КІНЦІ каналу концентратора-хвилеводу Винахід відноситься до області хімічної, харчової, електротехнічної, будівельної та ш техніки, зокрема до установок для активації та змішування дисперсних суспензій та рідин Відома установка для активації цементу, яка утримує раму з амортизаторами і установлену на ній ємність під якою розміщені вібратори причому вона забезпечена пневмо- і вакуумною системами з запорно-роздавальною арматурою, ємність виконана у вигляді герметичних секцій, з'єднаних між собою трубопроводами, які забезпечені гідродинамічними випромінювачами, а вібратори розміщені на рамі у взаємноперпендикулярних площинах (А с СРСР №643346, Кп В28С5/46, надрук в Бюл №3, 1979р) Недоліками установки є у, - низька якість активації та зміщування складових суспензій та рідин, - значні габарити, - недосконалість конструктивних рішень Відома установка для активації цементу, яка забезпечена двома трубопроводами з запорною арматурою, перший з яких розміщений у верхній частині однієї із секцій ємності, а другий - в нижній частині другої секції, а кожна секція - відбивачами чашоподібної форми, розміщеними під гідродинамічними випромінювачами (Ас СРСР №887204, Кп В28С5/46, надрук в Бюл №45, 1981 р) Недоліками установки є - значні габарити по висоті, - низька якість активації та змішування суспензій і рідин Відома також установка для активації цементу, в якій герметичні секції виконані з конусним дни щем і розміщені одна над другою (А с СРСР №906712, Кл В28С5/46, надрук в Бюл №7, 1982р) Недоліками установки є - значні габарити по висоті, - низька якість активації та змішування суспензій та рідин Найбільш близькою до винаходу є установка для активації цементної суспензії (А с СРСР №874378, Кл В28С5/46, надрук в Бюл №39, 1981 р), яка прийнята в якості базового об'єкта (прототипу) і утримує установлену на основу з допомогою амортизаторів раму з вібраторами, герметичну ємність з розміщеними в ній трубопроводом з гідродинамічним випромінювачем, партубками для введення і виведення цементної суспензії і подачі надлишкового тиску, яка забезпечена ємністю установленою на амортизаторах всередині рами і виконана у вигляді розміщених одна над одною воронкоподібних секцій, днище кожної з яких з'єднано з трубопроводом, а гідродинамічні випромінювачі установлені з проміжком відносно нижче лежачої сторони секції Недоліками прототипу є - низька продуктивність установки із-за значного шляху проходження суспензії чи рідини, значні габарити по висоті, - низька якість активації і змішування складових суспензії чи рідин, - значні енерговитрати Ознаками, що збігаються з прототипом в установці для активації суспензії та рідин є змонтована на амортизаторах герметична ємність, запорно 00 (О ю 59689 роздавальна арматура, патрубок для подачі суспензії чи рідин з гідродинамічним випромінювачем, розміщений напроти нього відбивач і збуджувач вібраційних коливань Задачею винаходу є інтенсифікація процесів активації та змішування складових суспензій та рідин, підвищення ступеня їх якості, зниження енерговитрат та удосконалення конструкції установки Задача досягається тим, що збуджував вібраційних коливань виконаний у вигляді прикріпленого до ємності за допомогою пружних прокладок магнітострикційного перетворювача з випромінюючими і приймальним пакетами магнітостриктора, жорстко прикріпленими до торця установленого всередині ємності концентратора-хвильовода з каналом, який під'єднаний до патрубка для подачі суспензії чи рідин, причому відбивач, розміщений з можливістю регулювання відносно гідродинамічного випромінювача, розміщеного на вихідному КІНЦІ каналу концентратора-хвильовода Конструктивне рішення установки для активації суспензії та рідин, яка утримує на амортизаторах герметичну ємність з запорно-роздавальною арматурою, патрубком для подачі суспензії з гідродинамічним випромінювачем, розміщеним напроти нього відбивачем і збуджувачем вібраційних коливань забезпечує ряд переваг пропонованого винаходу у порівнянні з відомими аналогами і прототипом Ознака збуджував вібраційних коливань виконаний у вигляді прикріпленого до ємності за допомогою пружних прокладок магнітострикційного перетворювача з випромінюючим і приймальним пакетами магнітостриктора, жорстко прикріпленими до торця установленого всередині ємності концентратора-хвильовода Таке конструктивне рішення забезпечує введення нової ознаки, яка забезпечує наявність суттєвої ВІДМІННОСТІ В магнітострикційного перетворювачі з випромінюючими пакетами енергія магнітного поля, перетворюється в енергію механічних коливань, яка передається на торець концентраторахвильовода, а приймальний пакет енергію механічних коливань концентратора-хвильовода, перетворює в енергію магнітного поля і виконує роль стабілізатора частоти, для її випромінювання і контролю Активна дія ультразвукового поля на речовину, яка приводить до незворотних змін в ньому, його дія на фізичні процеси, вплив на їх хід, обумовлена нелінійними ефектами в ультразвуковому полі Особливо важливим нелінійним ефектом в ультразвуковому полі є кавітація, яка породжує в рідині імпульси стискання (мікро ударні хвилі) і мікро потоки, викликає локальне нагрівання середовища, іонізацію Ці ефекти суттєво впливають на речовину має місце руйнування твердих тіл, які знаходяться в рідині (кавітаційна ерозія), виникає перемішування рідини, ІНІЦІЮЮТЬСЯ або прискорюються різні фізичні і ХІМІЧНІ процеси Зміною умов протікання кавітації, можна підсилювати чи послаблювати різні кавітаційні ефекти, наприклад, зі зростанням частоти ультразвука збільшується роль мікро потоків і зменшується кавітаційна еро зія, зі збільшенням гідростатичного тичку в рідині зростає роль мікроударних впливів і т д Таким чином, введення в конструкцію установки магнітострикційного перетворювача з випромінюючим і приймальним пакетами отримане додаткове ультразвукове поле, яке випромінює концентратор-хвильовод, здатне викликати кавітацію, як основу активації і перемішування суспензій та рідин, а також зворотний зв'язок для регулювання і зміни параметрів роботи випромінювачів Одночасно вирішились питання інтенсифікації процесів активації та змішування складових суспензій та рідин, підвищення якісних показників та удосконалення установки Ознака установленого всередині ємності концентратора-хвильовода з каналом, який під'єднаний до патрубка для подачі суспензії чи рідин Введеням нової ознаки, яка надає суттєвих відмінностей установці від відомих аналогів і прототипу, концентратора-хвильовода з каналом підсилює, можливість виконання технічним рішенням поставлених задач більш досконало В установці використаний стрижневий експотенціальний або катеноідальний концентратор для збільшення амплітуди коливального зміщення частинок (коливальної швидкості частинок в ультразвуковому діапазоні) Принцип його дії оснований на збільшенні амплітуди коливального зміщення частинок стрижня в результаті зменшення його поперечного розтину у ВІДПОВІДНОСТІ із законом збереження КІЛЬКОСТІ руху При цьому збільшення амплітуди зміщення буде тим більше, чим більше ВІДМІННІСТЬ діаметрів протилежних торців стрижня Концентратор-хвильовод забезпечує стабільне підсилене ультразвукове поле і, як результат, дію кавітаційного ефекту в турбулентному русі суспензій чи рідин Канал в концентраторі-хвильоводі працює як фокусуючий випромінювач ультразвукових хвиль, поле випромінювання якого характеризується циліндричним хвильовим фронтом, який працює на резонансній частоті коливань по товщині Інтенсивність звука в фокальній області фокусуючи перетворювачів сферичної форми значна, що сприяє інтенсифікації активації і змішування складових суспензій та рідин Ознака відбивач розміщений з можливістю регулювання відносно гідродинамічного випромінювача Таке конструктивне рішення є заміною відомої ознаки новою, що сприяє підвищенню якісних показників кінцевої продукції Ознака гідродинамічного випромінювача, розміщеного на вихідному КІНЦІ каналу концентратора-хвильовода Канал концентраторахвильовода є циліндричним концентратором ультразвукових хвиль, так що до гідродинамічного випромінювача підводиться якісно нова суспензія чи рідина іна виході має місце якісно нове перетворення частини енергії турбулентної затопленої струї рідини в енергію акустичних хвиль Заміна відомої ознаки новою сприяє підсиленню генерування збудження в рідкому середовищі у вигляді поля швидкостей і тисків при взаємодії витікаючої з сопла струї з перепоною (відбивачем) Ці збудження викликають зворотну дію на основу 59689 струї у сопла, яка сприяє становленню автоколивального режиму Крім перерахованих вище суттєвих відмінностей* винаходу, мають місце нові зв'язки і взаємодії між цими ознаками На фігурі наведена установка для активації суспензії та рідин (переріз) Установка утримує герметичну ємність 1, розміщену на амортизаторах 2 і забезпечену патрубком 3 подачі суспензії чи рідин з корковим краном 4 і вихідним патрубком 5 з корковим краном 6 Ємність 1 обладнана збуджувачем ультразвукових вібраційних коливань у вигляді магнітострикційного перетворювача з акустичним зворотним зв'язком, включаючи розміщений всередині ємності по горизонтальній осі концентратор-хвильовод 7, до торця якого жорстко закріплені два випромінюючі пакети 8 і між ними приймальний пакет 9 магнітостриктора Концентратор-хвильвод 7 виконаний з каналом 10 приєднаним до патрубка 3 для подачі суспензії На вихідному КІНЦІ каналу 10 розміщений гідродинамічний випромінювач 11, напроти якого з допомогою осі 12 і герметизуючих резинових пристроїв 13 закріплений відбивач 14 Кріплення концентраторахвильовода 7 і патрубка 3 до ємності 1 здійснено з допомогою пружних прокладок (фланців) 15 116 Установка для активації суспензії та рідин працює таким чином При відкритому корковому крані 4 по патрубку 3 під тиском подається суспензія чи рідина Одночасно включаються випромінюючі пакети 8 і приймальний пакет 9 магнітостриктора При русі суспензії по каналу 10 концентратора 7 магнітострикційного перетворювача на неї впливають ультразвукові хвилі, дія яких підсилюється гідродинамічним випромінювачем 11, що сприяє виникненню потужної кавітаційної зони між гідродинамічним випромінювачем 11 і відбивачем 14 диспергування твердих частинок в рідині підсилюється в процесі їх зіткнення з відбивачем 14, оптимальне положення якого регулюється обертанням осі 12 в різьбовому пристрої 13 Поступаючи в ємність 1 суспензія чи рідина заповнює її і піддається дії ультразвукового поля, яке випромінюється концентратором-хвильводом 7 і кавітації, яка виникає в цьому полі При заповнені ємності 1 частково або повністю відкривається корковий кран 6, який виконує функції регулятора видалення суспензії чи рідини з ємності 1, і процес активації і змішування продовжується в безперервному режимі По закінченні роботи по патрубку 3 подається вода або друга рідина для промивання системи, після чого виключаються випромінюючі пакети 8 і приймальний пакет 9 і перекривається корковий кран 4 Повторне включення установки аналогічне Для підвищення продуктивності дві і більше установок розміщують паралельно, а для підвищення якості суспензій чи рідин - послідовно Охолодження випромінюючих 8 і приймального 9 пакетів може бути повітряним або водяним В останньому випадку їх розміщують в герметичному корпусі (не показаний) зі штуцерами (не показані) для входу і виходу охолоджуючої води Провода живлення пропускаються через сальник Щоб попередити випромінювання всередині корпусу (до торця (неробочої поверхні) концентратора 7 прикріплюють екран з акустичної резини (не показаний) в місцях вільних від пакетів 8 і 9 Приймальний пакет 9 збирають із таких же пластин, як і випромінюючі пакети 8, по товщині пакет 9 приблизно в сім разів менше сумарної товщини двох випромінюючих пакетів 8 напруга зворотного зв'язку U з з , яка наводиться в приймальному пакеті, використовується як сигнал для автоматичного настроювання частоти і амплітуди коливань генератора (на фіг не показаний) Фіг. Комп'ютерна верстка Л Ціхановська Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна