Ультразвуковий активатор мінеральних речовин

Ультразвуковий активатор мінеральних речовин, що містить вертикально встановлену на амортизаторах герметичну ємність, розділену горизонтальною мембраною на верхню циліндричну і нижню конусну частини, оснащену кришкою і днищем з патрубками відповідно для введення і виведення суспензії з запірно-роздавальною арматурою та магнітострикційний перетворювач ультразвукових коливань, який відрізняється тим, що він оснащений вертикально встановленою герметичною ємністю, яка складається з верхньої циліндричної секції з кришкою, оснащеною центральним вхідним патрубком з корковим краном, та нижньої конусної секції, повернутої великою основою вверх і оснащеної днищем з центральним вихідним патрубком з корковим краном, яка розміщена на амортизаторах, а між верхньою і нижньою секціями за допомогою кільцевих герметизуючих і амортизуючих прокладок горизонтально встановлена мембрана з отворами по перимет U 2 (19) 1 3 - складність конструкції, що викликає труднощі в процесі експлуатації; - відсутність концентраторів ультразвукових хвиль, що зменшує ступень диспергування твердих частинок в суспензії в процесі кавітації; - наявність вакуумної системи. Відомий диспергатор-змішувач (авт. свід. №1803324, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. №11, 1993p.), який утримує установлену на амортизаторах вертикальну герметичну ємність в вигляді корпуса з кришкою і з днищем, установлені на кришці по осі корпуса оболонку, яка закріплена на боковій внутрішній поверхні корпуса з допомогою упора прорезиненої амортизаційної прокладки, концентратор ультразвукових коливань з магнітострикційним перетворювачем, змонтованим по осі корпуса, мембрану з отвором, закріплену на боковій поверхні корпуса при допомозі кільцевих упорів і прорезиненої амортизаційної прокладки. Недоліками диспергатора-змішувача є: - наявність тільки одного концентратора ультразвукових хвиль і його складність виготовлення із-за конструктивного поєднання з мембраною; - недостатня ступінь диспергування твердих частинок суспензії. Відомий також диспергатор (авт. свід. №1620309, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. №2, 1991p.), який утримує установку на амортизаторах вертикальну герметичну ємність, по осі якої по різні сторони перегородки змонтовані магнітострикційний перетворювач і основний концентратор ультразвукових коливань у вигляді зрізаного конуса зі сферичною верхньою частиною, закріплений на стінках ємності додатковий концентратор, розміщений з проміжком і коаксіально основному, в вигляді оболонки, запірно-роздавальну арматуру, а оболонка забезпечена індукційними котушками і виконана із діелектричного матеріалу. Недоліками диспергатора є: - наявність охолоджувальної системи; - кавітаційне поле створює один конусний концентратор ультразвукових хвиль, що недостатньо забезпечує диспергування твердих частинок в суспензії. В якості прототипу прийнятий "Активатор" по патенту України №29087, опублікованому в Бюл. №1, 2008p., ємність якого складається з верхньої циліндричної секції з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком, і нижньої конусної секції з днищем і центральним вихідним патрубком, між якими на пружних прокладках установлена горизонтальна мембрана, з центральним отвором і отворами по периметру, на якій з верхньої сторони центрально закріплена півкульова мембрана, вигнутою стороною вверх, з отворами в нижній частині, до якої з нижньої сторони центрально і жорстко закріплений магнітострикційний перетворювач і по її зовнішньому контуру - циліндричний концентратор, а з нижньої сторони горизонтальної мембрани аналогічно закріплений півкульовий концентратор випуклою стороною вниз, з центральним отвором, по контуру якого аналогічно закріплена верхня секція пустотного концентратора, до якого з нижньої сторони центрально і жорстоко закріплений кульовий концентратор, який 42000 4 складається з верхнього півкульового концентратора з отворами і з нижнього півкульового концентратора з центральним отвором, до якого аналогічно закріплена нижня секція конусного концентратора з жорстко і центрально прикріпленим до її нижньої частини кульовим концентратором з аналогічними складовими і отворами, при цьому нижній центральний його отвір співпадає з аналогічним отвором кришки нижньої секції. Кульові концентратори по діаметру збільшуються знизу верхня, як і нижня секція конусного пустотного концентратора. Недоліками прототипу є: - недостатня ступінь активації дисперсної суспензії із-за того, що кульові концентратори не стикуються між собою і не утворюють, разом з пустотними конусними секціями, єдиного потужного концентратора; - значні габарити установки, особливо по висоті, при збільшенні кількості кульових концентраторів. Спільними ознаками прототипу з ультразвуковим активатором мінеральних речовин є вертикально розміщена ємність, яка розділена горизонтальною мембраною на верхню циліндричну і нижню конусну частини, установлена на амортизаторах і забезпечена кришкою і днищем з патрубками відповідно для введення і виведення суспензії з запірно-роздавальною арматурою та магнітострикційний перетворювач ультразвукових коливань. Задачею корисної моделі є підвищення якості суспензії інтенсифікацією дії ультразвукових полів і удосконалення конструкції установки. Задача досягається тим, що ультразвуковий активатор мінеральних речовин містить вертикально встановлену герметичну ємність, яка складається з верхньої циліндричної секції з кришкою, оснащеною центральним вхідним патрубком з корковим краном, та нижньої конусної секції, повернутої великою основою вверх і оснащеною днищем з центральним вихідним патрубком, оснащеним корковим краном, яка розміщена на амортизаторах. Між верхньою і нижньою секціями з допомогою кільцевих герметизуючих і амортизуючих прокладок горизонтально встановлена мембрана з отворами по периметру центрально і жорстко закріпленого з її верхньої сторони магнітострикційного перетворювача в нижньому отворі жорстко і центрально закріпленого на ній концентратора ультразвукових коливань тороподібної форми, з верхньої сторони якого виконаний центральний отвір. З нижньої сторони горизонтальної мембрани центрально і жорстко закріплений перший непарний концентратор тороподібної форми, отвори якого співпадають з отворами мембрани, а центральний отвір з нижньої його сторони співпадає з центральним заглибленням в формі півкулі з центральним отвором верхньої з сторони чергового парного концентратора тороподібної форми, оснащеного отворами з нижньої сторони по периметру, які, в свою чергу, співпадають з отворами непарного концентратора тороподібної форми і т.д.. При цьому кожний нижній тороподібний кон 5 центратор зменшений на постійну величину, що забезпечує постійність проміжку між ними та внутрішньою стінкою нижньої секції. Останній концентратор є непарним, його отвори на верхній стороні співпадають з аналогічними отворами парного тороподібного концентратора, а центральний отвір находиться над вихідним патрубком. Конструктивне виконання ультразвукового активатора мінеральних речовин маг ряд переваг у порівнянні з відомими аналогами і прототипом та забезпечує наявність суттєвих відмінностей ознак, приведених у відмінній частині формули корисної моделі: 1. Частково нове сполучення ознак, що вказує на наявність суттєвих відмінностей: магнітострикційний перетворювач жорстко і центрально закріплений на верхній стороні горизонтальної мембрани, що забезпечує надійну і максимально можливу передачу ультразвукових коливань на аналогічно закріплені до неї з верхньої і нижньої сторони концентратори, замість кріплення аналогічного магнітострикційного перетворювача у прототипу з нижньої сторони півкульової мембрани; тороподібні концентратори з'єднані між собою, що дає можливість їм працювати, як єдиний концентратор ультразвукових коливань, а у прототипі кульові мембрани, які утворені шляхом сполучення півкульових мембран, з'єднані між собою, з проміжками у вертикальному напрямку, додатковими верхньою і нижньою секціями конусного пустотного концентратора. 2. Введення нових ознак, які указують на наявність суттєвих відмінностей: тороподібного концентратора з верхньої сторони горизонтальної мембрани замість циліндричного концентратора; тороподібних концентраторів жорстко і центрально закріплених з нижньої сторони горизонтальної мембрани замість кульових концентраторів у прототипу, які складаються з півкульових концентраторів, що забезпечило можливість одержати загальний потужний концентратор, зібраний з окремих тороподібних концентраторів, і звільнити конструкцію установки від верхньої і нижньої секцій конусного пустотного концентратора та півкульової кришки нижнього конусного концентратора. 3. Заміна частини ознак новими, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: півциліндричні концентратори, які утворюють кульові концентратори закріплені з проміжком між собою у вертикальному плані у прототипі замінені на тороподібні концентратори з півкульовими заглибленнями з отворами розміщеними центрально під отворами вище установленого концентратора, що дозволило на тій же висоті розмістити в два і більше рази концентраторів, які щільно прилягають один до одного і в сукупності утворюють загальний потужний концентратор ультразвукових коливань. 4. Згідно пп. 1, 2 і 3 в конструктивному рішенні ультразвукового активатора мінеральних речовин мають місце нові взаємоположення ознак та нові типи зв'язків між ознаками. На фігурі приведений ультразвуковий активатор речовин у розтині. Ультразвуковий активатор мінеральних речовин утримує герметичну вертикально установлену 42000 6 ємність, яка складається з верхньої циліндричної секції 1 з кришкою 2 забезпеченою центральним вхідним патрубком 3 з корковим краном 4 та нижньої конусної секції 5 повернутої великою основою вверх і забезпеченою днищем 6 з центральним вихідним патрубком 7 обладнаним корковим краном 8, яка розміщена на амортизаторах 9. Між верхньою секцією 1 і нижньою секцією 5 з допомогою кільцевих герметизуючих і амортизуючих прокладок 10 і 11 горизонтально установлена мембрана 12 з отворами 13 по периметру центрально і жорстко закріпленого з її верхньої сторони магнітострикційного перетворювача 14 в нижньому отворі 15 жорстко і центрально закріпленого на ній концентратора ультразвукових коливань тороподібної форми 16, з верхньої сторони якого має місце центральний отвір 17. З нижньої сторони горизонтальної мембрани 12 центрально і жорстко закріплений перший непарний концентратор 18 тороподібної форми, отвори 19 якого співпадають з отворами 13 мембрани 12, а центральний отвір 20 з нижньої його сторони співпадає з центральним заглибленням в формі півкулі 21 з центральним отвором 22 з верхньої сторони парного концентратора 23 тороподібної форми забезпеченого отворами 24 з нижньої сторони по периметру, які, в свою чергу, співпадають з отворами 25 непарного концентратора 26 тороподібної форми і т.д.. При цьому кожний нижній гороподібний концентратор по діаметру зменшений на постійну величину, що забезпечує постійність проміжку між ними та внутрішньою стороною нижньої секції 5. Останній концентратор 27 є непарним, його отвори 28 на верхній стороні співпадають з аналогічними отворами парного тороподібного концентратора, а центральний отвір 29 находиться над вихідним патрубком 7. Ультразвуковий активатор мінеральних речовин працює таким чином. При закритому корковому крані 8 вихідного патрубка 7, ввімкнутому високочастотному генераторові (не показаний) магнітострикційного перетворювача 14 і відкритому корковому крані 4 по вхідному патрубку 3 в ємність подають суспензію для її активації. Активація суспензії полягає в багатократному збільшенню питомої поверхні мінеральних речовин та якісному змішуванню продуктів руйнування твердої фази з рідиною. Через верхній отвір 17 великого діаметра концентратора 16 ультразвукових хвиль суспензія поступає на корпус магнітострикційного перетворювача 14, охолоджує його і піддається дії ультразвукових полів випромінюваних його поверхнями та концентрованих ультразвукових полів випромінюваних концентратором 16 тороподібної форми. В процесі турбулентного руху під дією ультразвукових коливань в суспензії виникають кавітаційні явища, які є потужним деструктором твердих частинок в рідині і засобом змішування продуктів руйнування мінеральних частинок з рідиною. Дія кавітації посилюється ударами і співударами твердих частинок, аналогічними видами тертя та механічною ерозією. Пройшовши отвори 13 і 19, які діють, як і всі подальші отвори, як циліндричні концентратори і 7 42000 гідродинамічні випромінювачі, суспензія поступає в перший непарний концентратор 18 тороподібної форми і піддається ультразвуковій обробці полем випромінюваним його внутрішньою поверхнею. Пройшовши отвори 20 і 22, а також заглиблення у формі півкулі 21, яке діє як фокусуючий ультразвуковий концентратор, суспензія піддається аналогічній дії ультразвукового поля випромінюваного і концентрованого другим парним концентратом 23 тороподібної форми, а пройшовши отвори 24 і 25 суспензія піддається аналогічній дії ультразвукових коливань в черговому непарному концентраторові 26 тороподібної форми і т.д. Пройшовши центральний отвір 29 останнього непарного концентратора 27 тороподібної форми суспензія поступово знизу вверх заповнює нижню конусну секцію 5 ємкості і піддається ультразвуко Комп’ютерна верстка А. Крулевський 8 вій дії зовнішніх сторін тороподібних концентраторів 27, 26, 23 і 18 та нижньої сторони мембрани 12, після заповнення якої частково або повністю відкривають корковий кран 8 і по вихідному патрубку 7 видаляють активовану суспензію для подальшого її використання і установка працює у безперервному режимі. При цьому коркові крани 4 і 8 виконують функції регуляторів потоків суспензії поступаючої для активації через вхідний патрубок 3 і видалення активованої через вихідний патрубок 7. Після закінчення роботи установка промивається аналогічним чином, після чого вимикають високочастотний генератор (не показаний) магнітострикційного перетворювача 14. При відновлені роботи процеси повторюються. Підписне Тираж 28 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