Ультразвуковий змішувач-активатор

Ультразвуковий змішувач-активатор, що містить вертикально установлену циліндричну ємність, встановлену на амортизаторах і забезпечену кришкою і днищем з патрубками введення і виведення суспензії з запірно-роздавальною арматурою, та мембрану і випромінювачі ультразвукових коливань, який відрізняється тим, що він містить вертикально установлену герметичну конусну ємність, повернуту малою основою вниз, розміщену на амортизаторах і забезпечену днищем з центральним вихідним патрубком, забезпеченим корковим краном, на великій основі якої під 3 №22, 1990], 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. В якості прототипу прийнятий "Диспергатор" по патенту України №4819, кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. №7-1, 1994p., 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 дорівнює сумі площин поперечних розтинів отворів по периферії. Недоліками прототипу є: - низька ступінь диспергування твердих частинок в рідині із-за відсутності кавітації; - недостатня якість змішування складових суспензії по тій же причині. Спільними ознаками прототипу з об'єктом, що заявляється, є наявність вертикально розміщеної ємності, встановленої на амортизаторах і забезпеченої кришкою і днищем з патрубками вводу і виводу суспензії з запірно-роздавальною арматурою та мембрани, випромінюючої ультразвукові хвилі. Завданням корисної моделі є підвищення якості суспензії інтенсифікацією процесу активації, диспергування твердих частинок та змішування їх в рідині і удосконалення конструкції установки. Задача досягається тим, що ультразвуковий змішувач-активатор утримує вертикально установлену герметичну конусну ємність, повернутою малою основою вниз, розміщену на амортизаторах і обладнану днищем з центральним вихідним патрубком, забезпеченим корковим краном, на великій основі якого під кришкою, з центральним вхідним патрубком забезпеченим корковим краном, на великій основі якого під кришкою, між герметизуючими і амортизуючими кільцевими прокладками горизонтально установлена мембрана з вигнутою вниз центральною частиною і отвором та отворами, до якої з верхньої сторони жорстко і центрально установлена випукла мембрана з магнітострикційним перетворювачем ультразвукових коливань жорстко і центрально закріпленим з її нижньої сторони між отворами по його контуру та отворами по його контуру та отворами, до яких з верхньої сторони жорстко і центрально установлена випукла мембрана з магнітострикційним перетворювачем ультразвукових коливань жорстко і центрально закріпленим з її нижньої сторони між 26965 4 отворами по його контуру та отворами в нижній крайній випуклій зоні, при цьому до нижньої сторони горизонтально установленої мембрани по її периферії жорстко і центрально закріплений великою основою пустотний конусний концентратор з жорстко і горизонтально в одній площині з проміжками по всій його висоті закріпленими стрижнями концентраторами з однаковими проміжками між їх вільними кінцями в центральній зоні. Конструктивне рішення виконання ультразвукового змішувача-активатора забезпечує ряд суттєвих ознак і переваг перед аналогами і прототипом: 1. Частково нове сполучення ознак, яке вказує на наявність суттєвих відмінностей: вертикально установлена конусна ємність, яка повернута малою основою вниз; на великій основі конусної ємності горизонтально установлена мембрана з вигнутою вниз центральною частиною і центральним отвором; до мембрани з верхньої сторони жорстко і центрально установлена випукла мембрана магнітострикційним перетворювачем ультразвукових коливань; за отворами мембрани з нижньої сторони закріплений великою основою пустотний конусний концентратор; з внутрішньої сторони горизонтально в одній площині по всій його висоті, з однаковими проміжками між їх вільними кінцями в центральній зоні, закріплені стрижні - концентратори. 2. Введення нових ознак, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: мембрана в центральній частині вигнута вниз і забезпечена центральним і другими отворами; магнітострикційний перетворювач ультразвукових коливань кріпиться з нижньої сторони додаткової випуклої мембрани; горизонтально установлені стрижні з проміжками між їх вільними кінцями в центральній частині є випромінювачами ультразвукових коливань. 3. Введення нових ознак, що указує на наявність суттєвих відмінностей: магнітострикційний перетворювач ультразвукових коливань, як потужне джерело випромінювання ультразвукових хвиль визиваючих турбулентному русі суспензії явища кавітації, які є потужними деструкторами твердої фази в рідині та змішувачами продуктів руйнування твердих частинок з рідиною; мембрани: горизонтально установлена з вигнутою центральною частиною та додаткова випукла мембрана, конусний пустотний концентратор ультразвукових хвиль і горизонтально закріплені в одній площині, з проміжками між вільними кінцями, які розміщенні з внутрішньої сторони по всій висоті і виконують ту ж, але додаткову роботу по посиленню ультразвукового поля і дії кавітаційних явищ у всій ємності. 4. Заміна частини ознак новими, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: циліндрична ємність замінена конусною; п'єзокерамічні випромінювачі замінені магнітострикційним перетворювачем ультразвукових хвиль; горизонтальні мембрани замінені стрижнями концентраторами і мембраною з вигнутою центральною частиною та додатковою випуклою мембраною. 5. Враховуючи наявність ознак за пп. 1, 2, 3 і 4 мають місце нові типи зв'язків і взаємодії між озна 5 ками, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей між прототипом, аналогами і заявляємим ультразвуковим змішувачем - активатором. Ультразвуковий змішувач-активатор утримує вертикально установлену герметичну конусну ємність 1, повернуту малою основою вниз, розміщену на амортизаторах 2 і забезпечену днищем 3 з центральним вихідним патрубком 4, забезпеченим корковим краном 5, на великій основі якої під кришкою 6 з центральним вхідним патрубком 7 з корковим краном 8 між герметизуючими і амортизуючими кільцевими прокладками 9 і 10 горизонтально установлена мембрана 11 з вигнутою вниз центральною частиною і центральним отвором 12 та отворами 13 і 14. До мембрани 11 з верхньої сторони жорстко і центрально установлена випукла мембрана 15 з магнітострикційним перетворювачем 16 жорстко і центрально закріпленим з її нижньої сторони між отворами 17 по його контуру та отворами 18 в нижній крайній випуклій зоні. До нижньої сторони мембрани 11 по її периферії жорстко і центрально закріплений великою основою пустотний конусний концентратор 19 з жорстко і горизонтально в одній площині з проміжками закріпленими стрижнями - концентраторами 20 по всій його висоті з однаковими проміжками між їх вільними кінцями в центральній зоні. Ультразвуковий змішувач-активатор працює таким чином. При закритому корковому крані 5, ввімкненому високочастотному генераторові (не показаний) магнітострикційного перетворювача і відкритому корковому крані 8 по вхідному патрубку 7 в ємність 1 подають суспензію для її змішування й активації. Суспензія поступає на зовнішню поверхню випуклої мембрани 15, охолоджує магнітострикційний перетворювач і, одночасно, піддається дії ультразвукового поля, яке випромінюється цією поверхнею. В турбулентному русі суспензії під дією ультразвукових хвиль в ній виникають кавітаційні явища, які є могутнім джерелом диспергуван 26965 6 ня твердих частинок в рідині та змішування продуктів руйнування з рідкою фазою. Одночасно діють додаткові руйнівні фактори: удари і співудари твердих частинок та їх рівномірний розподіл в об'ємі суспензії пропорційно впливають на активність суспензії при її подальшому використанні. Проходячи через отвори 17 і 18, які діють як циліндричні концентратори і гідродинамічні випромінювачі, суспензія охолоджує корпус магнітострикційного перетворювача 16 і піддається дії його ультразвукових полів та ультразвукового поля верхньої сторони мембрани 11. В цьому просторі дія кавітації посилюється. Проходячи через отвори 12, 13 і 14, які діють аналогічно отворам 17 і 18, суспензія піддається дії внутрішньої поверхні пустотного конусного концентратора 19 та стрижневих концентраторів 20. При опусканні суспензії концентрація ультразвукової енергії збільшується і відповідно збільшується потужність кавітаційної дії на суспензію. При виході суспензії із пустотного конусного концентратора 19 дія кавітації максимальна, а далі йде процес заповнення ємності 1 суспензією. В процес активації суспензії включається ультразвукове поле випромінюване зовнішньою стороною пустотного конусного концентратора 19, що сприяє підтриманню умов необхідних для виникнення кавітації. Після заповнення ємності суспензією частково або повністю відкривають корковий кран 5 і по вихідному патрубку 4 видаляють готову для використання суспензію. Одночасно корковим краном 8 регулюють об'єм суспензії, яка поступає в ємність 1 по вхідному патрубку 7 і процес продовжується в безперервному режимі. По закінченні роботи установка промивається аналогічним чином, після чого вимикають - генератор ультразвукових хвиль (не показаний) магнітострикційного перетворювача. При відновленні роботи процеси повторюються. 7 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 26965 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601