Ультразвуковий активатор-змішувач

Ультразвуковий активатор-змішувач, що містить вертикальну герметичну ємність з вхідним і вихідним патрубками, установлену на амортизаторах, магнітострикційний перетворювач, концентратори ультразвукових коливань і запірнороздавальну арматуру, який відрізняється тим, що він забезпечений вертикально установленою конусною ємністю з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном та днищем з центральним вихідним патрубком з корковим краном, установленим на амортизаторах, над яким між амортизуючими і герметизуючими прокладками горизонтально установлена перегородка з отворами, до якої боковою зовнішньою поверхнею центрально і жорстко закріплений тру 3 творювачем з паралельно валам випромінюючою пластиною, причому, вали, виконані різношвидкісними, з яких високошвидкісний вал виконаний з закріпленими на ньому дисками, що чергуються із шайбами, а низькошвидкісний - в вигляді пустотілого барабана з кільцевими канавками для входу дисків високошвидкісного вала. Недоліками його є: - недостатній ступінь диспергування твердих часток і їхнього перемішування; - відсутність умов для створення найбільш потужного диспергатора твердих часток - явища кавітації; - відсутність умов використання гідродинамічного випромінювання і кавітаційнних явищ супутніх йому при наявності турбулентного руху суспензії. Відомий також «Диспергатор» [а.с. №1538936, Кл. В28С 5/46, опубл. у Б.В. №4 за 1990р.], який обладнано жорстко закріпленим по осі ємності патрубком з вертикально рухливим фланцем, закріпленим різьбовим сполученням, на якому за допомогою амортизуючої прокладки, нерухомо встановлена дзвіноподібна мембрана з магнітострикційним перетворювачем на випуклій стороні, під якою на одній осі на привідному валу, за допомогою конусної опори, встановлено сферичний диск повернутий випуклою стороною до мембрани, що створює в ній зазор, який регулюється місцем розташування фланця, а на внутрішній стороні ємності по осі цього зазору, жорстко закріплений сферичний кільцеподібний відбивач. Недоліками цього устаткування є: - наявність приводу, обертової конусної опори і складного підшипникового вузла працюючого постійно в суспензії; - складність регулювання зазору між мембранами (необхідність розбирання устаткування) і руйнування металевих частин у зоні зазору; - складна конструкція, що викликано необхідністю зміщення вихідного патрубка і розміщення підшипникового вузла по осі устаткування; - складність експлуатації, проведення ремонтних і регулятивних робіт; - відсутність ультразвукових коливань на сферичному диску; - наявність значної механічної вібрації корпусу за рахунок нерівномірного розприділення маси устаткування, винос убік вихідного патрубка і розподілу суспензії згідної конфігурації дна, що створює підвищений шумовий ефект; - нерівномірність подавання суспензії на мембрану і погане доторкання її випромінюючої поверхні. В якості найближчого аналога прийнято «Змішувач-активатор» [по авт.свід. №1539074, Кл. В28С 5/46 опубл. у Б.В. №4, 30.01.90р.], який містить встановлену на амортизаторах герметичну ємність, магнітострикційні перетворювачі, з'єднані з концентраторами ультразвукових коливань і встановлені на перегородках за допомогою пружних прокладок вертикально по осі ємності запірнороздаткову арматуру, при цьому концентратор виконано у вигляді зрізаного пустотілого конуса з сферичною верхньою частиною, який опирається основою на перегородку, і розміщений коаксіальне 33236 4 з зазором всередині другого концентратора дзвіндподібної форми, закріпленого через прокладки на ємності. Недоліком установки прийнятої за найближчий аналог є: - недостатня ступінь диспергування мінеральних речовин протягом перших трьох хвилин і втрата часу при необхідності отримання високодисперсних сумішей матеріалів; - недостатня продуктивність устаткування через відносно тривале диспергування мінеральних речовин до заданої величини. Задачею корисної моделі є підвищення якості дисперсної суспензії за рахунок підвищення степені дисперсності мінеральних речовин і якості змішування твердої фази з рідиною. Задача досягається тим, що ультразвуковий активатор-змішувач утримує вертикально установлену конусну ємність з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном, установленим на амортизаторах, над яким між амортизуючими і герметизуючими прокладками горизонтально установлена кільцева перегородка з отворами, до якої боковою зовнішньою поверхнею центрально і жорсткозакріплений трубчатий кільцевий концентратор, всередині між внутрішніми боковими поверхнями якого центральне і жорстко закріплена мембрана, з нижньої сторони якої жорстко і центрально основою закріплений експоненціальний концентратор, а з верхньої її сторони жорстко і центрально закріплений додатковий кільцевий концентратор, верхня поверхня якого співпадає і жорстко закріплена до кульового концентратора, жорстко і центрально закріпленого з трубчатим кільцевим концентратом по їх зовнішній поверхні конусною оболонкою, в нижній внутрішній частині якого жорстко і центрально закріплений магнітострикційний перетворювач з отворами по його периметру в кульовому концентраторі, які співпадають з аналогічними отворами в кільцевому концентраторі, а в верхній його частині в центральному отворі центрально і жорстко основою до вхідного патрубка установлений оболонковий конусний концентратор з центральним отвором. Загальними ознаками для ультразвукового активатора-змішувача і найближчого аналога є вертикальна герметична ємність з вхідним і вихідним патрубками, установлена на амортизаторах, магнітострикційний перетворювач, концентратори ультразвукових коливань і запорно-роздавальна арматура. Конструктивне рішення виконання ультразвукового активатора-змішувача забезпечує ряд переваг у порівнянні з найближчим аналогом та аналогами і має наявні суттєві відмінності, які виражені новими ознаками: 1. Заміна частини ознак новими, що вказує на наявність суттєвих відмінностей: трубчатий кільцевий концентратор; центрально і жорстко закріплена мембрана всередині кільцевого концентратора між внутрішнім боковими поверхнями; закріплений до нижньої сторони мембрани експоненціальний концентратор. 5 2. Нове взаєморозміщення ознак, що теж вказує на наявність суттєвих відмінностей: кільцева перегородка над днищем між амортизуючими і герметизуючими кільцевими прокладками; додатковий кільцевий концентратор, верхня поверхня якого співпадає і жорстко закріплена до кульового концентратора; кульовий концентратом жорстко і центрально закріплений з трубчатим концентратором по їх зовнішній поверхні конусною оболонкою; конусна оболонка, як елемент передачі ультразвукових хвиль; кульовий концентратор в верхній частині якого в центральному отворі центрально і жорстко основою до вхідного патрубку установлений оболонковий конусний концентратор з центральним отвором. 3. Згідно з пп. 1 і 2 в конструктивних рішеннях ультразвукового активатора-змішувача мають місце нові взаємоположення ознак та нові типи зв'язку між ними. На фігурі ультразвуковий активатор-змішувач приведений в розрізі. Ультразвуковий активатор-змішувач утримує конусну вертикально установлену ємність 1 з кришкою 2 забезпеченою центральним вхідним патрубком 3 з корковим краном 4 та днищем 5 з центральним вихідним патрубком 6 з корковим краном 7, установленим на амортизаторах 8, над яким під ємністю 1 між амортизуючими та герметизуючими прокладками 9 і 10 установлена горизонтально кільцева перегородка 11 з отвором 12 до якої боковою зовнішньою поверхнею центрально і жорстко кріпиться трубчатий кільцевий концентратор 13, всередині між внутрішніми боковими поверхнями якого центрально і жорстко закріплена мембрана 14 з нижньої сторони якої жорстко і центрально основою закріплений експоненціальний концентратор 15, а з верхньої її сторони жорстко і центрально закріплений додатковий кільцевий концентратор 16, верхня поверхня якого співпадає і жорстко закріплена до кульового концентратора 17, жорстко і центрально закріпленого з трубчатим кільцевим концентратором 13 по їх зовнішній поверхні конусною оболонкою 18, в нижній внутрішній частині якого жорстко і центрально закріплений магнітострикційний перетворювач 19 з отворами 20 по його периметру в кульовому концентраторі, причому ці отвори співпадають з аналогічними отворами 21 в кільцевому концентраторі 13, а в верхній його частині в центральному отворі 22 центрально і жорстко, основою до вхідного патрубка 3 установлений оболонковий конусний концентратор 23 з центральним отвором 24. Ультразвуковий активатор-змішувач працює таким чином. При закритому корковому крані 7, ввімкненому високочастотному генераторові (не показаний), під'єднаному до магнітострикційного перетворю 33236 6 вача 19 і відкритому корковому крані 4 по вхідному патрубку 3 в ємність 1 подають суспензію для її активації і змішування складових. Через отвір 22 кульового концентратора 17 суспензія поступає в конусний концентратор 23, де під дією ультразвукового поля випромінюваного його внутрішньою стороною в турбулентних потоках суспензії виникають явища кавітації, які є найбільш потужними деструкторами твердої фази в рідині і якісними змішувачами продуктів руйнування твердих частинок з рідиною. Ця руйнівна дія доповнюється ударами і співударами цих частинок, їх різновидними видами тертя та механічною ерозією. Різке збільшення питомої площі твердих частинок в рідині адекватно збільшує активність суспензії в цілому в процесі використання. Якісний показник такої суспензії визначається рівномірним розподілом цих твердих частинок в рідині. Проходячи через отвір 24 конусного концентратора 23, який діє як циліндричний концентратор і гідродинамічний випромінювач, суспензія попадає на корпус магнітострикційного перетворювача 19, охолоджує його і одночасно піддається дії ультразвукових полів корпуса та фокусуючого ультразвукового поля випромінюваного внутрішньою стороною кульового концентратора 17, чим підсилюються явища кавітації і, відповідно, деструкція твердих частинок в суспензії. Через отвори 20 і 21, які діють аналогічно отвору 24, суспензія поступає в трубчатий кільцевий концентратор 13, який діє як фокусуючий циліндричний концентратор ультразвукового поля, випромінюваного його внутрішньою стороною. Далі, через отвори 13, які діють аналогічно отворам 24, 21 і 20, суспензія поступає на днище 5, поступово заповнює ємність 1 і одночасно піддається дії ультразвукового поля експоненціального концентратора 15, зовнішньої сторони трубчатого кільцевого концентратора 13, а далі - перегородки 11, конусної оболонки 18 і кульового концентратора 17, чим підтримується дія кавітації у всьому об'ємі ємності. Після заповнення ємності 1 суспензією частково або повністю відкривають корковий кран 7 і по вихідному патрубку 6 видаляють активовану і якісно змішану суспензію для подальшого використання. Одночасно корковим краном 4 регулюють об'єм суспензії, яка поступає в ємність 1 по патрубку 3 і процес продовжується в безперервному режимі. Після закінчення роботи установка промивається аналогічним чином, потім вимикається високочастотний генератор (не показаний). При відновленні роботи процеси повторюються. 7 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 33236 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