Диспергатор-змішувач

Диспергатор-змішувач, що містить установлену на амортизаторах ємність з розміщеною в ній кульковою мембраною, магнітострикційний перетворювач та патрубки з корковими кранами для введення і виведення суспензії, який відрізняється тим, що він оснащений вертикально установленою ємністю з днищем, обладнаним вихідним патрубком з корковим краном, установленим на амортизаторах, та кришкою з центральним вхідним патрубком з корковим краном, під якою між кільцевими амортизуючими і герметизуючими прокладками горизонтально розміщена мембрана, на якій з верхньої сторони центрально і жорстко 3 33157 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. Відомий також „Диспергатор" по патенту України №4819, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. №7-1, 1994 p., 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 диспергатора є: - низька ступінь диспергування твердих частинок в рідині із-за відсутності кавітації; - недостатня якість змішування складових суспензії по тій же причині. Як найближчий аналог прийнятий „Змішувачактиватор дисперсних сумішей" [патент України №41738, Кл. 7В28С 5/46, опубл. в Бюл. №8, 2001 p.], який містить установлену на амортизаторах ємність з розміщеною в ній на прокладках з пружного матеріалу мембрану, магнітострикційний перетворювач та патрубки з корковими кранами для введення і виведення суспензії і забезпечений кульковою мембраною ультразвукових коливань, симетрично та співвісно розміщеною усередині кульової ємності, нижня півкульова частина якої забезпечена допоміжним патрубком з корковим краном та отворами у верхній частині, а верхня півкульова частина - отворами, нижні з яких виконані на рівні горизонтальної мембрани, забезпеченої магнітострикційним перетворювачем, жорстко закріпленим до верхньої сторони, з отворами по його контуру, яка за допомогою упорів та кільцевої амортизуючої та герметизуючої прокладки зафіксована по горизонтальній осі. Недоліками найближчого аналога є: - наявність двох магнітострикційних перетворювачів ультразвукових коливань, що приводить до подвійних енергетичних затрат; - кульова мембрана розділена на дві півкульові мембрани ізольовані одна від одної, що потребує використання магнітострикційних перетворювачів окремо для кожної з них; - складність експлуатації магнітострикційного перетворювача розміщеного усередині кульової мембрани; - недостатня якість активації із-за недостатнього використання сфокусованого ультразвукового поля верхньої півкульової мембрани. Загальним для найближчого аналога і диспергатора-змішувача є установлена на амортизаторах 4 ємність з розміщеною в ній кульовою мембраною, магнітострикційний перетворювач та патрубки з корковими кранами для введення і виведення суспензії. Задачею корисної моделі є підвищення якості суспензії та удосконалення конструкції установки. Задача вирішується тим, що диспергаторзмішувач складається з герметичної вертикально установленої циліндричної ємності з днищем, забезпеченим вихідним патрубком з корковим краном, установленим на амортизаторах, та кришкою з центральним вхідним патрубком з корковим краном, під якою між кільцевими амортизуючими і герметизуючими прокладками горизонтально розміщена мембрана на якій з верхньої сторони центрально і жорстко установлений магнітострикційний перетворювач, а з нижньої її сторони - аналогічно закріплений концентратор ультразвукових коливань з отворами в верхній частині переходить в пількульову оболонку з центральним отвором забезпеченим патрубком з корковим краном, при цьому усередині концентратора центрально і жорстко до горизонтальної мембрани закріплений на циліндричній основі з отвором в верхній його частині відбивач з центральним отвором, форма якого віддзеркалює нижню частину півкульової оболонки, створюючи з нею їх стикування, а отвір горизонтальної мембрани забезпечений патрубком, який розміщений з проміжком до внутрішньої сторони концентратора, повторюючи його контури, а нижній відкритий кінець його не доходить до вертикальної осі установки. Конструктивне рішення виконання диспергатора-змішувача забезпечує ряд суттєвих відмінностей і переваг перед аналогами і найближчим аналогом: 1. Введення нових ознак та заміна частини ознак новими, що вказує на наявність суттєвих відмінностей: горизонтальна мембрана з центрально і жорстко розміщеним магнітострикційним перетворювачем з її верхньої сторони дозволила одержати той же ультразвуковий ефект з використанням одного магнітостриктора; концентратор ультразвукових коливань з верхньою циліндричною і нижньою півкульовою частинами дозволили максимально використати ультразвукове поле, яке випромінює нижня сторона горизонтальної мембрани; відбивач з центральним отвором, форма якого віддзеркалює нижню частину півкульової оболонки і створює з нею кульову мембрану з проміжком в місці їх стикування, що дозволяє максимально використати фокусуючи вн утрішньою її поверхнею ультразвукове поле в фокальній зоні і одержати максимальний ефект диспергування твердої фази кавітацією; отвір горизонтальної мембрани забезпечений патрубком з внутрішньої сторони кульової мембрани, з проміжком до її стінки і повторює її контури, що дозволяє одержати направлений рух потоків суспензії для заповнення кульової мембрани в процесі її турбулентного переміщення необхідного для виникнення кавітаційних явищ у всьому об'ємі. 2. Введення нових ознак та заміна частини ознак новими визвали нові типи зв'язків та взаємодії між ознаками, що теж указує на наявність 5 33157 суттєвих відмінностей. Диспергатор-змішувач складається з циліндричної вертикально установленої ємності 1 з днищем 2, забезпеченим вихідним патрубком 3 з корковим краном 4, установленим на амортизаторах 5 та кришкою 6 з вхідним патрубком 7 з корковим краном 8. Між кришкою 6 та ємністю 1 на кільцевих герметизуючих і амортизуючих прокладках 9 і 10 горизонтально розміщена мембрана 11, на якій з верхньої сторони центрально і жорстко установлений магнітострикційний перетворювач 12, а з нижньої - центрально і жорстко закріплений концентратор 13 ультразвукових хвиль з отворами 14 в верхній його циліндричній частині 15, яка в нижній його частині переходить в півкульову оболонку 16 з центральним отвором 17 забезпеченим патрубком 18 з корковим краном 19. Усередині концентратора 13 центрально і жорстко до мембрани 11 закріплений на циліндричній основі 20 з отворами 21 в верхній його частині відбивач 22 з центральним отвором 23, форма якого віддзеркалює нижню частину півкульової 16 оболонки, створює з нею кульову мембрану, з проміжком 24 в місці їх стикування. Отвір 25 мембрани 11 забезпечений патрубком 26, який розміщений з проміжком з внутрішньої сторони, повторює його контури і нижнім відкритим кінцем не доходить до вертикальної осі установки. Диспергатор-змішувач працює таким чином. При закритих коркових кранах 4 і 19, включеному високочастотному генераторі (не показаний) ультразвукових хвиль під'єднаному до магнітострикційного перетворювача 12 і відкритому корковому крані 8 по вхідному патрубку 7 в ємність 1 подають суспензію, тверда фаза якої підлягає диспергуванню, а продукти руйнування - змішуванню 6 з рідкою фазою. Поступивши на магнітострикційний перетворювач 12 суспензія охолоджує його і піддається ультразвуковій обробці в полі, яке випромінює магнітостриктор і верхня сторона мембрани 11. В ультразвуковому полі при турбулентному русі суспензії в ній виникають явища кавітації, які є найбільш потужним фактором руйнування твердих частинок і змішування їх з рідиною. Диспергування твердих частинок підсилюється їх ударами по металевим поверхням вузлів установки, співударами, аналогічним тертям та механічною ерозією. По отвору 25 патрубка 26, який працює як циліндричний концентратор ультразвукових хвиль, суспензія рухається по внутрішній поверхні концентратора 13 і піддається дії його ультразвукового поля, який забезпечує фокусування ультразвукових хвиль в фокальній зоні і цим багатократно підсилює його дію по мірі наповнення суспензією ємності 1. Після заповнення суспензією ємності 1 відкривають повністю або частково корковий кран 4 і по патрубку 3 видаляють готову продукцію. Одночасно корковим краном 8 регулюють об'єм поступаючої суспензії по вхідному патрубку і процес диспергування твердих частинок і змішування продуктів їх р уйнування з рідиною діями ультразвуку, кавітації, турбулентного руху, механічної ерозії, ударами, співударами і тертям продовжується в безперервному режимі. Після закінчення роботи відкривають корковий кран 19 і з концентратора 13 видаляються остатки суспензії по патрубку 18, а далі, промивають установку аналогічним шляхом, виключають високочастотний генератор (не показаний) під'єднаний до магнітострикційного перетворювача 12. При відновлені роботи процеси повторюються. 7 Комп’ютерна в ерстка А. Крулевський 33157 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601