Змішувач-активатор

Змішувач-активатор, який містить герметичну циліндричну ємність, установлену на амортизаторах, збудник вібраційних коливань у вигляді закріпленого усередині ємності до нижньої сторони мембрани концентратора, магнітострикційний випромінювач, завантажувальний і розвантажувальний патрубки, запірно-роздавальну арматуру, який відрізняє ться тим, що він містить герметичну циліндричну ємність, встановлену вертикально, яка має днище, з центральним вихідним патрубком з корковим краном, розташованим на амортизаторах, та кришкою з центральним вхідним патрубком, забезпеченим корковим 3 30443 по горизонтальній осі, а права її частина з фланцем зафіксована амортизуючою та герметизуючою кільцевою прокладкою, винесена за межі випуклої кришки та забезпечена плоскою кришкою і патрубком з нижнього її боку, який забезпечений корковим краном, при цьому на кришках з внутрішнього боку жорстко закріплені кільцеві упори між якими встановлено амортизуючі фігурні прокладки, що фіксують торцеві частини мембран. Недоліками активатора мінеральних речовин є: - низька продуктивність установки при недостатній якості суспензії; - складність конструкції, яка ускладнює експлуатацію установки. Відомий також активатор дисперсних сумішей [патент України №43582, Кл.7 В28С 5/46, опубл. в Бюл. №11, 2001p.], який утримує ексцентрично, по відношенню до ємності, встановлений вал, зміщений по горизонтальній осі та встановлений у підшипникових вузлах, на якому жорстко закріплена камера циліндричної форми за допомогою діаметрально розміщеної перегородки, у крайній частині від вала якої розміщені гідродинамічні випромінювачі, а з протилежного боку, симетрично проміжку, утвореному між перегородкою та вільним кінцем циліндричної оболонки камери, який зрізаний під гострим кутом до дотичної його зовнішньої поверхні, в протилежній половині, симетрично проміжку в його оболонці розміщені аналогічні гідродинамічні випромінювачі, сама циліндрична оболонка закрита кришками, а камера, співвісно та симетрично розміщена у циліндричній мембрані, забезпеченій вхідним та ви хідним патрубками з корковими кранами, винесеними за межі ємності, та магнітострикційним перетворювачем жорстко закріпленим з зовнішнього боку мембрани у місці максимального зазору, утвореного між ємністю та мембраною, яка зафіксована за допомогою амортизуючої та герметизуючої прокладки між кільцевими упорами. Недоліками активатора дисперсних сумішей є: - складність конструкції установки; - недостатня ступінь змішування складових дисперсних суміші. В якості прототипу прийнятий патент України №44596 Кл.6 В28C5/46 "Змішувач активатор" опублікований в Бюл. №2, 2002p., який містить змонтовану на амортизаторах герметичну горизонтально розташовану циліндричну ємність з бічними кришками, збудник вібраційних коливань у вигляді закріпленого усередині ємності за допомогою пружних прокладок концентраторахвилеводу, магнітострикційний випромінювач, завантажувальний і розвантажувальний патрубки з корковими кранами, запірно-роздавальну арматуру, який забезпечений вигнутою мембраною, зверненою увігнутою поверхнею убік верхньої частини ємності, причому магнітострикційний випромінювач розміщений на опуклій поверхні мембрани, а концентраторхвилевод - на увігнутій і виконаний з отворами, частина яких розташована в його верхній частині симетрично і паралельно вертикальній осі ємності, 4 інша часина отворів розміщена у мембрані, причому вісь кожного з останніх паралельна увігн утій поверхні мембрани, при цьому завантажувальний і розвантажувальний патрубки закріплені на рівні торцевої кришки мембрани. Недоліками прототипу є: - складність і трудоємність у виготовлені концентратора-хвилевода і випромінюючої мембрани та похилих отворів у першому; - недостатній ступінь активації та змішування складових суспензії. Ознаками прототипу, що збігаються зі змішувачем-активатором є: герметична, циліндрична ємність, установлена на амортизаторах, збудник вібраційних коливань у вигляді закріпленого усередині ємності до нижньої сторони мембрани трубчато го концентратора, магнітострикційний випромінювач, завантажувальний та розвантажувальний патрубки, запірнороздавальна арматура. Задачею корисної моделі є підвищення якості суспензії та удосконалення конструкції установки. Задача досягається тим, що змішувачактиватор містить вертикально установлену циліндричну ємність з днищем, забезпеченим центральним вихідним патрубком з корковим краном, розташованим на амортизаторах та кришкою з центральним вихідним патрубком забезпеченим корковим краном. Під кришкою, між кільцевими амортизуючими і герметизуючими прокладками горизонтально розміщена мембрана, яка забезпечена отворами по периметру жорстко і симетрично вертикальній осі закріпленого з верхньої її сторони магнітострикційного перетворювача, які співпадають з отворами жорстко і центрально закріпленого трубчатого кільцевого концентратора ультразвукових хвиль з нижньої сторони тієї ж мембрани, який щільно обхоплює зовні центрально і жорстко закріплений концентратор корпусної форми, а його зовнішню поверхню аналогічно обхоплює закріплений таким же чином кільцевий концентратор ультразвукових хвиль, вертикальна стінка якого розміщена з проміжком до внутрішньої поверхні ємності і відповідає зовнішній поверхні трубчастого кільцевого концентратора, який забезпечений центральним отвором з нижньої сторони. Конструктивне рішення змішувача-активатора забезпечує ряж переваг пропонованої корисної моделі у порівнянні з відомими аналогами і прототипом: 1. Частково нове поєднання ознак: кільцевий трубчатий концентратор не обмежуючий турбулентний рух суспензії, який забезпечує спрощення конструкції; конусний концентратор підсилюючий щільність ультразвукового поля в нижній частині ємності, чим підвищується якість активації суспензії і змішування складових; кільцевий концентратор ультразвукових хвиль - та ж задача; отвори в горизонтально розміщеній мембрані і кільцевому трубчатому концентраторі забезпечують підсилення кавітації, як гідродинамічні випромінювачі, чим підвищують ступінь диспергування твердої фази в суспензії і якісного змішування продуктів руйнування з рідиною. 5 30443 2. Нове взаємоположення ознак: кільцевий трубчатий концентратор щільно прилягає і охоплює конусний концентратор в його верхній частині, чим сприяє додатковій взаємній передачі ультразвукових коливань і в кінці кінців підвищення якості активації та змішування складових суспензії; кільцевий концентратор своєю ввігнутою частиною щільно прилягає до зовнішньої поверхні кільцевого трубчатого концентратора в верхній його частині, чим виконує ту ж згадану роль. 3. Введення нової ознаки: концентраторхвилевод циліндричної форми зі складним змінним поперечним розтином трудомістким у виготовленні і обмежений кришками (по прототипу) замінений кільцевим трубчатим концентратором з однаковою товщиною стінок, чим спрощена конструкція установки і підвищена можливість одержання більш якісної суспензії за рахунок обмеження турбулентного руху і переривання виникнення явищ кавітації; аналогічне спрощення конструкції мембрани. 4. Новий тип зв'язку і взаємодії між ознаками витікає з пунктів 1, 2 і 3. На фігурі приведений змішувач-активатор в розтині. Змішувач-активатор містить вертикально установлену циліндричну ємність 1 з днищем 2, забезпеченим центральним вихідним патрубком 3 з корковим краном 4, розташованим на амортизаторах 5 та кришкою 6 з центральним вхідним патрубком 7 забезпеченим корковим краном 8. Під кришкою 6, між кільцевими амортизуючими і герметизуючими прокладками 9 і 10, горизонтально розміщена мембрана 11, яка забезпечена отворами 12 по периметру жорстко і симетрично вертикальній осі закріпленого з верхньої її сторони магнітострикційного перетворювача 13, які співпадають з отворами 14 жорстко і центрально закріпленого трубчатого кільцевого концентратора 15 ультразвукових хвиль з нижньої сторони тієї ж мембрани 11, який щільно обхоплює зовні центрально і жорстко закріплений концентратор 16 конусної форми, а його зовнішню поверхню аналогічно обхоплює закріплений таким же чином кільцевий концентратор 17 ультразвукових хвиль, вертикальна стінка якого розміщена з проміжком до внутрішньої поверхні ємності 1 і відповідає зовнішній поверхні трубчатого кільцевого концентратора 15, який забезпечений центральними отворами 18 з нижньої сторони. Змішувач-активатор працює таким чином. При закритому корковому крані 4 вихідного патрубка 3 і відкритому корковому крані 8 включається ультразвуковий генератор і по патрубку 7 подається суспензія, яка підлягає активації і якісному змішуванню продуктів руйнування твердих частинок з рідною фазою. Поступаючи на поверхню магнітострикційного перетворювача 13, суспензія охолоджує його і піддається дії ультразвукового поля, яка підсилюється в подальшому розприділенні її на верхній поверхні мембрани 11. При наявності ультразвукового поля значної щільності і турбулентного руху в суспензії виникають 6 кавітаційні явища. Процес розширення кульокзародків обумовлений рядом факторів: тиском газу і пару в кульках, який перевищує тиск рідини; дифузією газу в нього з рідини; випаровування рідини і збільшення маси пару в кульці коагуляцією зародку. Виникаючи в звуковому полі кавітаційні площини інтенсивно пульсують. В кавітаційній області виникають значні гідродинамічні обурення у вигляді сильних імпульсів стиснення (мікроударні хвилі) і мікропотоків, які народжені пульсуючими кульками. В результаті цього речовина в кавітаційній області піддається інтенсивним активаційним діям. Це проявляється в деструкції поверхні твердих тіл, які знаходяться в області кавітації - кавітаційній ерозії. Одночасно підсилюється турбулентний рух рідини, що забезпечує високий ступінь змішування продуктів деструкції твердих частинок з рідиною. При проходженні суспензії через отвори 12 в мембрані 11, які співпадають з отворами 14 трубчато го кільцевого концентратора 15, вони працюють як гідродинамічні випромінювачі і при виході з них посилюються явища кавітації в циліндричному просторі. Будучи жорстко з'єднаним з мембраною 11 і магнітостриктором, кільцевий трубчатий концентратор 15 сам по собі є значним підсилювачем ультразвукового поля, випромінюючого зовнішньою і внутрішньою сторонами. При цьому він працює на резонансній частоті коливань по товщині радіальних коливань і, як відомо, забезпечує концентрацію енергії в зоні центру кривизни внутрішньої поверхні циліндричної площини. Кільцева форма концентратора сприяє підсиленню турбулентного руху суспензії (при русі по замкнутій кривій). При виході суспензії через отвори 18, які теж працюють як гідродинамічні випромінювачі, вона заповнює відомий простір між внутрішньою поверхнею днища 2 та нижньою поверхнею мембрани 11, де додатково піддається описаній дії ультразвукового поля випромінюючого концентратора 16 конусної форми та кільцевим концентратором 17, які щільно притиснені до зовнішньої поверхні трубчатого кільцевого концентратора 15 і нижньої сторони мембрани 11. При повному заповненні ємності 1 суспензією, в залежності від заданого ступеня її активації та змішування, зразу або через потрібний проміжок часу повністю або частково відкривається корковий кран 4 і по вихідному патрубку 3 активована суспензія видаляється, а установка працює в безперервному режимі. При цьому коркові крани 4 і 8 вихідного патрубка 3 і вхідного патрубка 7 виконують роль регуляторів. Після закінчення роботи аналогічним шляхом змішувач-активатор промивається, після чого вимикається ультразвуковий генератор (не показаний). При відновленні роботи змішувача-активатора процеси повторюються. 7 30443 8