Ультразвуковий змішувач-активатор

Ультразвуковий змішувач-активатор, який містить вертикально установлену на амортизаторах ємність з кришкою і днищем, що забезпечені запірно-роздавальною арматурою, мембрану з магнітострикційним перетворювачем ультразвукових коливань та концентратор ультразвукових хвиль, який відрізняється тим, що його циліндрична ємність складається з верхньої секції з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном, та нижньої секції з днищем, забезпеченим центральним вихідним патрубком з корковим краном, між якими за допомогою герметизуючих і амортизуючих кільцевих прокладок горизонтально 3 30442 недостатня ступінь диспергування і перемішування суміші; - значна трудомісткість у виготовлені ємності (фігурні секції); низька продуктивність із-за великої подовженості переміщення суспензії; - значні затрати електроенергії. Відомий теж пристрій для активації цементної суспензії по авт. св. СРСР №1175720, М. Кл.4 В28С5/46, надр. Б. В. №32 за 1985 p., який забезпечений закріпленими в днищі магнітострикційним перетворювачем з паралельно валам випромінюючою пластиною, причому вали виконані різношвидкісними, один із яких високошвидкісний виконаний з закріпленими на ньому дисками, які чергуються з шайбами, а низько-швидкісний - у вигляді пустотілого барабана з кільцевими канавками для входу дисків швидкісного вала. Недоліками пристрою є: - недостатня ступінь диспергування твердих частинок та їх перемішування; - відсутність умов для одержання найбільш потужного диспергатора твердих частинок - явища кавітації. В якості прототипу прийнята установка для активації цементної суспензії по авт. св. СРСР №1451027, М. Кл. В26С, надр. В Б. В. №2 за 1989p., яка забезпечена воронками, кожна з яких розміщена під мембраною змонтованою на ємності з допомогою кільця і прокладки, розміщеної паралельно осі ємності, а кожний із послідовних - в днищі мембрани, виповненої тарілчатої форми з перфорованою відбортовкою, причому кожний перетворювач розміщений на днищі мембрани. Ознаками, що збігаються з прототипом в змішувачі-активаторі є: ємність з кришками, яка в корисній моделі розміщена горизонтально і на відміну від вертикального розміщення у прототипі; мембрани з магнітострикційними перетворювачами, причому в першому випадку магнітострикційних перетворювачів, вони розміщені під мембранами, а в другому - над мембранами, а самі мембрани відрізняються конструктивно і по формі; патрубки із запірнороздавальною арматурою, які в першому випадку розміщені вертикально на кришці і днищі, а у другому вертикально на ємності. Недоліками цієї установки є: - недостатня ступінь диспергування твердих частинок; - складність збирання і розбирання в умовах експлуатації із-за складності конструкції. Задачею корисної моделі є інтенсифікація процесу активації і змішування суспензії, удосконалення конструкції і експлуатації установки. Задача досягається тим, що ультразвуковий змішувач-активатор утримує вертикально установлену циліндричну ємність, яка складається з верхньої секції з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном та нижньої секції з днищем, установленим на амортизаторах, яке забезпечено центральним 4 вихідним патрубком з корковим краном, між якими з допомогою герметизуючих і амортизуючи кільцевих прокладок горизонтально установлена мембрана з отворами між внутрішньою стороною секції і жорстко та центрально закріпленим до неї з верхньої сторони циліндром до внутрішньої сторони якого і торця шайбоподібної мембрани жорстко закріплений верхній кільцевий концентратор з центральним отвором, поперечний розтин якого має форму трапеції, нижня сторона якої перпендикулярна до вертикальної осі, а верхня створює воронку, при цьому з нижньої сторони шайбоподібної мембрани жорстко і центрально закріплена півкульова мембрана з отворами по периметру жорстко і центрально закріпленого з її внутрішньої сторони магнітострикційного перетворювача ультразвукових коливань, над яким аналогічно закріплений нижній кільцевий концентратор з центральним отвором, аналогічного поперечного розтину, як верхній кільцевий концентратор, за винятком сторони, яка прилягає до півкульової мембрани і має її вн утрішній профіль. Конструктивне рішення ультразвукового змішувача-активатора утримуючого установлену на амортизаторах ємність з кришкою і днищем забезпеченими запірно-роздавальною арматурою, мембрану з магнітострикційним перетворювачем ультразвукових коливань та концентратори ультразвукових хвиль забезпечує ряд суттєвих відмінних ознак і переваг над відомими аналогами і прототипом, основними з яких є: 1. Частково нове сполучення ознак, що указує на наявність суттєви х відмінностей: жорстко і центрально закріплені до шайбоподібної мембрани з верхньої сторони циліндр з верхнім кільцевим концентратором забезпеченим центральним отвором, поперечний розтин якого має форму трапеції нижня сторона якої перпендикулярна до вертикальної осі, а верхня створює воронку; з нижньої сторони шайбоподібної мембрани аналогічно закріплена півкульова мембрана з отвором по периметру жорстко і центрально закріпленого з внутрішньої сторони магнітострикційного перетворювача ультразвукових хвиль; над магнітострикційним перетворювачем з тої ж сторони закріплений до півкульової мембрани нижній кільцевий концентратор з центральним отвором аналогічного поперечного розтину за винятком сторони, яка прилягає до півкульової мембрани і має її внутрішній профіль. 2. Заміна частини ознак новими, що теж указує на наявність суттєви х відмінностей: тарілчасті мембрани замінені на шайбоподібну циліндричну і півкульову; забезпечення кожної тарілчатої мембрани магнітострикційним перетворювачем ультразвукових хвиль, які кріпляться з нижньої їх сторони, замінені одним магнітострикційним перетворювачем ультразвукових хвиль, який кріпиться з верхньої сторони півкульвої мембрани; відпала необхідність в кулькових клапанах, тязі на пустотни х конусних направляючих; відпала необхідність в вакуумній системі та додатковому патрубку з корковим краном. Заміна частини ознак 5 30442 новими веде до удосконалення конструкції установки. Таке конструктивне рішення дозволило одержати ефективне ультразвукове поле у всьому об'ємі установки, що, в свою чергу, забезпечило дію потужної кавітації в турбулентни х потоках суспензії, яка є адекватним руйнівним фактором твердої фази в рідині та змішуванням продуктів руйнування твердих частинок з рідкою фазою. Додатково з кавітацією сприяють збільшенню питомої поверхні (активації) твердої фази удари і співудари їх та механічна ерозія. Сумарна дія названих факторів веде до підвищення ступеня активації суспензії та якісного перемішування її складових після активації. 3. Враховуючи пп. 1 і 2 в конструктивному рішенні ультразвукового змішувача-активатора мають місце нові типи зв'язків і взаємодії між ознаками, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей у порівнянні з аналогами і прототипом. Ультразвуковий змішувач-активатор утримує вертикально установлену циліндричну ємність, яка складається з верхньої секції 1 з кришкою 2, забезпеченою центральним вхідним патрубком 3 з корковим краном 4, та нижньої секції 5 з днищем 6, установленим на амортизаторах 7, яке забезпечено центральним вихідним патрубком 8 з корковим краном 9. Між секціями 1 і 5 з допомогою герметизуючи і амортизуючи кільцевих прокладок 10 і 11 горизонтально установлена мембрана 12 з отворами 13 між внутрішньою стінкою секції 1 і жорстко та центрально закріпленим до неї з верхньої сторони циліндром 14 до внутрішньої сторони якого і торця шайбоподібної мембрани 12 жорстко закріплений верхній кільцевий концентратор 15 з центральним отвором 16, поперечний розтин якого має форму трапеції, нижня сторона якої перпендикулярна до вертикальної осі, а верхня створює воронку. З нижньої сторони шайбоподібної мембрани 12 жорстко і центрально закріплена півкульова мембрана 17 з отворами 18 по периметру жорстко і центрально закріпленого з її внутрішньої сторони магнітострикційного перетворювача 19 ультразвукових коливань, над яким аналогічно закріплений нижній кільцевий концентратор 20 з центральним отвором 21, аналогічного поперечного розтину, як верхній кільцевий концентратор 15, за винятком сторони, яка прилягає до півкульової мембрани і має її внутрішній профіль. Ультразвуковий змішувач-активатор працює таким чином. При закритому корковому крані 9, включеному високочастотному генераторові (не показаний) магнітострикційного перетворювача 19 і відкритому корковому крані 4 по вхідному патрубку 3 в ємність 1 подають суспензію для активації і змішування. Суспензія поступає у воронкоподібний простір створений верхньою поверхнею верхнього кільцевого концентратора 15, яка своїм потужним ультразвуковим полем діє на турбулентні потоки суспензії і визиває в них явища кавітації. Потужне 6 ультразвукове поле підсилюється ультразвуковим полем циліндра 14, внутрішня сторона якого випромінює його і передає по твердому тілу концентратора 15, який підводить його до фокальної зони більш високої інтенсивності, так як в твердому контактному середовищі не виникає кавітація. Кавітація, як потужний деструктор твердої фази в рідині і змішувач продуктів руйн ування твердих частинок з рідкою фазою суспензії доповнюється руйнівною дією цих твердих частинок при їх ударах і співударах, різних видах тертя та механічної ерозії. В свою чергу, збільшення питомої поверхні твердих частинок і їх рівномірний розподіл по об'єму суспензії сприяє відповідному підвищенню активності суспензії в цілому. Проходячи через отвір 16, який діє як циліндричний концентратор і гідродинамічний випромінювач, де концентрація ультразвукового поля максимальна, суспензія поступає в аналогічний воронкоподібний простір кільцевого концентратора 20 з аналогічним центральним отвором 21, тому дія кавітації теж аналогічна з деякою різницею, в більшу сторону, що дія концентратора підсилюється не циліндром, а півкульовою, фокусуючою ультразвукові хвилі, мембраною 17. Пройшовши центральний отвір 21, який діє аналогічно отвору 16, суспензія попадає на корпус магнітострикційного перетворювача 19, охолоджує його і піддається дії його ультразвукових полів та ультразвукового поля верхньої сторони півкульової мембрани 17. Пройшовши отвори 18, які діють аналогічно отворам 16 і 18, суспензія поступово заповнює спочатку нижню секцію 5, а потім і секцію 1 через отвори 13. При цьому на суспензію діють ультразвукові поля випромінювані зовнішніми сторонами півкульової мембрани 17 і циліндра 14, що сприяє підтриманню дії кавітації у всьому об'ємі. Після заповнення ємності суспензією частково або повністю відкривають корковий кран 9 і по вихідному патрубку видаляють активовану і змішану суспензію. Одночасно корковим краном 4 регулюють об'єм поступаючої в ємність суспензії і процес продовжується в безперервному режимі. По закінченні роботи установка промивається аналогічним чином, після чого вимикають високочастотний генератор (не показаний) магнітострикційного перетворювача. При відновленні роботи процеси повторюються. 7 30442 8