Диспергатор-змішувач

Диспергатор-змішувач, який містить ємність і розміщений в ній привідний робочий орган з закріпленими на ньому змішуючими елементами, який відрізняється тим, що з допомогою амортизуючих і герметизуючих кільцевих прокладок між кришкою і ємністю встановлена мембрана з плоским дном і округлими краями, яка відкритою частиною повернута вгору і забезпечена з нижньої сторони магнітострикційним перетворювачем та отворами по и периферії, в якій СПІВВІСНО розміщений ротор, що складається з відбивача з плоским дном і округлими краями, повернутого відкритою частиною вниз, на якому з середини жорстко, попарно і симетрично закріплені Ч-подібні лопатки так, що торцевою частиною з'єднаних листів повернуті по напряму їх руху, а паралельно розведені листи хвостової частини зверху закріплені нахиленою площиною Винахід відноситься до області техніки будівельної, хімічної та харчової промисловості, зокрема, до установок для активації мінеральних речовин і одержання суспензії Відома установка для активації цементу, яка забезпечена установленою на амортизаторах рамою, з вібраторами, герметичною ємністю з розміщеними в ній трубопроводом і гідродинамічним випромінювачем, патрубками для вводу і виводу цементної суспензії і подачі надлишкового тиску (а с № 6433466 Кл В28С5/46, надрук в Б В № З, 1979 р) Недоліками цієї установки є - потреба в надлишковому тиску для забезпечення роботи гідродинамічних випромінювачів, - значна витрата води, - значні габарити по висоті Відома установка для активації цементу, утримуюча герметичну ємкість на амортизаторах, забезпечену фігурними секціями, з'єднаними між собою і утворюючими герметичний об'єм, підключений до вакуум-насоса, з установленими в ній по черзі по центру магнітострикційними перетворювачами, мембранами і п'єзокерамічними випромінювачами з тефлоновими трубками, розміщеними під ними паралельно нахиленим стінкам фігурних секцій (ас № 106524, Кп В28С5/46, надрук в Б В № 1 , 1984 р) Недоліками цієї установки є - недостатня ступінь диспергування і змішування дисперсної суміші, - низька продуктивність із-за значної довжини шляхів переміщення суспензії, -трудомісткість в виготовленні фігурних секцій, - значні витрати води і електроенергії Відома установка "Диспергатор" по а с № 1538936, Кп В28С5/46, надрук в Б В № 4, 1990 р , яка утримує герметичну ємність з СПІВВІСно розміщеними завантажувальним і розвантажувальним патрубками, магнітострикційним перетворювачем з випромінюючою мембраною і привідним валом і забезпечена вигнутим кільцевим відбивачем, ротором, виконаним по формі кульового секторам і розміщеним з проміжком відносно випромінюючої мембрани дзвоникоподібної форми, розміщеної через ущільнюючу прокладку на завантажувальному патрубку, при чому вигнутий кільцевий відбивач закріплений до бокової поверхні напроти проміжку між мембраною і ротором Недоліками установки є - недостатня ступінь диспергування твердих часток в рідині, - недостатня ступінь перемішування суспензії, - складність мембрани і ротора, їх незахищеність від зносу, - недостатня ступінь диспергування, знос ущільнюючої прокладки, складність її заміни, складність регулювання проміжку між мембраною і ротором, - складність в експлуатації Відомий також пристрій для активації цементної суспензії по ас № 173720, Кл В28С5/46, надрук в Б В № 32, 1965 р , який забезпечений закріпленими в днище магнітострикційними перетворювачами з випромінюючою пластиною, причому вали виконані різношвидкісними, із яких високошвидкісний вал виконаний з кільцевими канавками 00 42428 для входу в них дисків низько швидкісного вала Недоліками пристрою є - недостатня ступінь диспергування твердих часток в суспензії і їх перемішування, - відсутність умов для виникнення кавітації, як фактора забезпечення диспергування та перемішування суспензії Відомий також пристрій "Змішувач-активатор" по а с № 1268429, Кп В28С5/46, надрук в Б В № 41, 1986 р , який забезпечений ковпаком з вертикальними прорізами установленими в середині корпусу СПІВВІСНО з ним жорстко змонтованим на валу диском, причому лопатка виконана у вигляді стрічки розділеної по довжині вертикальними стінками на три частини, з яких протилежні крайні ді 2 лянки відігнуті вниз на — ширини лопатки в сто 3 рону напрямку кручення Недоліками пристрою є - недостатня ступінь диспергування і змішування твердих частинок в рідині, - значна висота установки, що не дозволяє розмістити и між дозаторами і змішувальним вузлом, - відсутність ультразвукового випромінювача, що виключає можливість виникнення кавітації, - складність конструкції і ускладнення роботи по ремонту в процесі експлуатації В якості прототипу прийнята установка "Змішувач-акти ватор" по а с № 1250470, Кп В28С5/46, надрук в Б В № ЗО за 1986 р , в якій кожний змішувальний елемент виконаний у вигляді розміщених одна над другою і з'єднаних між собою чотирикутних пластин, два протилежних кута кожної з яких відігнуті зі створенням відкритої з торців порожнини між пластинами, причому ширина пластини складає половину и довжини, а довжина відігнутої частини пластини складає половину її ширини, при цьому кожний вище розміщений змішувальний елемент повернутий відносно нижче розміщеного на 90° Недоліками базового об'єкта є - недостатня ступінь диспергування твердих частинок суспензії, - із-за незбалансованості вузлів установки має місце вібрація її в цілому, - відсутнє ультразвукове поле, яке створює умови для виникнення кавітації, - відсутність відбивача не дає можливості використання додаткового диспергування твердих частинок при співударах, - ненадійно працює вузол приводу, - складність кріплення лопаток на двох валах і в двох горизонтах потребує значного часу на їх заміну, - установка має значну висоту і не вписується в простір між дозатором і змішувачем Задачею винаходу є підвищення якості суспензії, удосконалення конструкції установки, покращення умов експлуатації та забезпечення надійності роботи Задача досягається тим, що диспергатор-змішувач забезпечений мембраною з плоским дном і округлими краями, зверненою відкритою частиною вверх і забезпеченою з нижньої сторони магнітострикційним перетворювачем і отворами по його периметру, а в ній СПІВВІСНО розміщений ротор, який складається з відбивача з плоским дном і округлими краями, поверненою відкритою частиною вниз, на якому з середини жорстко, попарно і симетрично закріплені Ч-подібні лопатки, виконані з листової сталі так, що торцевою частиною з'єднаних листів повернуті за напрямком їх руху, а паралельно розведені листи хвостової частини закриті зверху нахиленою площиною Конструктивне рішення диспергатора-замішувача забезпечує ряд переваг в порівнянні з аналогами і прототипами 1 Частково нові поєднання ознак та введення нових ознак - мембрана з плоским дном і округлими краями, яка в процесі випромінювання ультразвукових хвиль в турбулентному потоці забезпечує диспергування твердих часток дією кавітації, як найбільш ефективного засобу їх руйнування, - відбивач з плоским дном і округлими краями, який створює додаткові умови для руйнування твердих часток в процесі їх співударів з внутрішньою поверхнею, а головне, відбиває ультразвукові хвилі, які випромінюються мембраною, чим створюються умови для підсилення ультразвукового поля між ними, а саме, підсилення ефекту диспергування твердих часток в рідині та їх ретельного змішування 2 Заміна частини ознак новими - ємність з двома плоскими паралельними стінками замінена на більш технологічну при виготовленні - циліндричну, що визначено формою мембрани, відбивача та рухомих лопаток Форма мембрани і відбивача обумовлена тим, що вони є концентраторами і відбивачами ультразвукових хвиль, а лопатки крутяться за допомогою центрально розміщеного вала, чим виключається вібрація диспергатора-змішувача, -лопатки конструктивно прості і взаємозамінні, - використаний один вал замість двох, що спростило конструкцію установки, дозволило виключить ряд вузлів 3 Нове взаємоположення ознак - конструкція лопаток значно спрощена за рахунок зміни форми та попарного їх з'єднання, що дозволило винести їх далі від осі вала і збільшити кутову швидкість (збільшення шляху переміщення, видовження кавітаційних зон), а також виключення закріплення їх на самому валу, що ускладнює експлуатацію установки, - заміна взаємного положення лопаток (одна над одною) в горизонтальному плані, на вертикальне попарне їх розміщення, що різко зменшило габарити установки по висоті, а також спростило конструкцію кріплення лопаток На фіг 1 приведена принципова схема диспергатора-змішувача, поперечний розріз Диспергатор-змішувач складається з вертикально установленої ємності 1, днища 2 з центрально розміщеним розвантажувальним патрубком З забезпеченим корковим краном 4, котре розміщене на амортизаторах 5, а між кільцевими амортизуючими прокладками 6 і 7 установлена випромінююча мембрана 8, з плоским дном і округлими краями, яка звернена відкритою частиною вверх і забезпечена з нижньої сторони жорстко закріпленим магнітострикційним перетворювачем 9 з отворами 10 по його периметру і притиснута кришкою 11 забезпеченою завантажувальним патрубком 12 42428 з корковим краном 13 і центрально розміщеним підшипниковим вузлом 14 з приводним валом 15 на нижньому КІНЦІ ЯКОГО З ДОПОМОГОЮ різьби закрі плений ротор 16, який складається з відбивача 17 з плоским дном і округлими краями, поверненою відкритою частиною вниз, на якому жорстко, попарно і симетрично закріплені Ч-подібні лопатки 18, виконані з листової сталі так, що торцевою частиною 19 з'єднаних листів повернуті за напрямком їх руху, а паралельно розведені листи хвостової частини 20 закриті зверху нахиленою площиною 21 На фіг 2-Ч-подібна лопатка, розріз Диспергатор-змішувач працює таким чином При включеному приводі (не показаний) вала 15, який обертається проти годинникової стрілки, включеному генераторі (не показаний) ультразвукових хвиль, закритому корковому крані 4 і відкритому корковому крані 13, по патрубку 12 подається суспензія, яка підлягає диспергуванню та змішуванню, котра поступає на мембрану 8, де піддається дії випромінюваного ультразвукового поля і переміщується Ч-подібними лопатками 18, а далі, через отвори 10, які працюють як гідродинамічні випромінювачі, заповнює простір між нижньою стороною мембрани 8, діючою на суспензію ультразвуковим полем, і внутрішньою стороною днища 2, охолоджуючи при цьому магнітострикційний випромінювач 9 Після заповнення цього об'єму, суспензія накопичується над мембраною 8, заповнює простір між верхньою поверхнею мембрани 8, яка випромінює ультразвукові хвилі, і внутрішньою стороною кришки 11 При цьому лопатки 18 торцевою частиною 19 в процесі руху створюють умови для виникнення кавітації в суспензії за хвостовою частиною 20 лопаток 18 Інтенсивність кавітаційної дії на тверду фазу суспензії підсилюється ультразвуковим полем мембрани 8, особливо в фокусній зони вигнутої периферійної частини Далі, частково або повністю відкривається корковий кран 4, який виконує роль регулятора видалення суспензії, і процес продовжується в безперервному режимі Корковий кран 13, при цьому, виконує роль регулятора подачі суспензії по патрубку 12 Після закінчення роботи аналогічним чином установка промивається, виключається привод (не показаний) і генератор (не показаний) магнітострикційного перетворювача 10 При відновленні роботи процеси повторюються Диспергатор-змішувач досліджений в лабораторних умовах, ВІДПОВІДНО до умов дослідження прототипу, в процесі активації портландцементу Ольшанського цементного заводу Результати дослідження показали, що при активації цементу протягом 3,0 хв збільшення питомої поверхні в порівнянні з активацією на установці-прототипі має місце на 8,5 % низькомарочних і 7,6 % середніх марок цементів ФІГ. 1 42428 20 Фіг. 2 ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Киів-133, бульв Лесі Українки, 26 (044)295-81-42, 295-61-97 Підписано до друку Обсяг обл -вид арк 2002 р Формат 60x84 1/8 Тираж 50 прим Зам УкрІНТЕІ, 03680, Киів-39 МСП, вул Горького, 180 (044) 268-25-22