Ультразвуковий активатор мінеральних речовин

Ультразвуковий активатор мінеральних речовин, що містить герметичну ємність, установлену на амортизаторах, мембрану з отворами і магнітострикційним перетворювачем ультразвукових коливань, концентратори і запірно-роздавальну арматуру, який відрізняється тим, що як герметичну ємність він містить герметичну, вертикально установлену кульову ємність, створену півкульовим днищем, забезпеченим центрально установленим вихідним патрубком з корковим краном, яке розміщене на амортизаторах, та півкульовою кришкою з центральним вхідним патрубком, обладнаним корковим краном, між якими за допомогою 3 №22, 1990р.), який забезпечений додатковими випромінювачами, ємність виконана у формі зрізаного конуса, розміщеного великою основою на амортизаторах і має на боковій поверхні кільцеві 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. №71, 1994р., 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 суспензій по тій же причині. Відомий також «Активатор суспензії» по патенту України №68549, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. №8, 2004р., який утримує ємність, під кришкою якої, з допомогою амортизуючих і герметизуючих прокладок горизонтально встановлена мембрана з отворами по периметру центрально і жорстко установленого на ній магнітострикційного перетворювача ультразвукових коливань, а з нижньої ії сторони центрально і жорстко закріплений своєю нижньою основою пустотний зрізаний конусний концентратор ультразвукових коливань із скосом і відкритою нижньою частиною малої основи, в середині якого центрально і жорстко закріплений великою основою з нижньої сторони мембрани центральний конусний концентратор ультразвукових коливань з заокругленою вершиною, на якому жорстко закріплені концентратори тарілчастої форми: перший від мембрани і усі непарні повернуті опуклою стороною вгору; другий з отворами в крайній зоні від місця їх кріплення і усі парні з такими ж отворами - опуклою стороною вниз, при цьому їх діаметри зменшуються зверху вниз у відповідності із зменшенням діаметра центрального концентратора так, що проміжок між ним і внутрішньою поверхнею пустотного конусного концентратора залишається постійною величиною, а діаметри непарних допоміжних концентраторів забезпечують цей проміжок в 2,5 рази більшим. Недоліками активатора суспензії є: - складність конструкції установки, що ускладнює проведення поточних ремонтів і заміни окремих деталей і вузлів; 47691 4 - недостатня продуктивність установки, а в процесі користування переміщення суспензії знижується її якість. В якості прототипу прийнятий ультразвуковий змішувач-активатор по патенту України №29508, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. №1, 2008р., який утримує герметичну, вертикально установлену циліндричну ємність, яка складається з верхньої циліндричної секції з кришкою, забезпеченою центральним вихідним патрубком з корковим краном та нижньої циліндричної секції з днищем, установленим на амортизаторах, забезпеченим центральним вихідним патрубком з корковим краном, між якими з допомогою герметизуючих і амортизуючих кільцевих прокладок установлена мембрана тарілчастої форми на периферійній горизонтальній частині, з отворами, якої жорстко і центрально, з верхньої сторони, закріплений великою основою пустотний нижній конусний концентратор ультразвукових хвиль, який перегином в його верхній частині переходить у середній пустотний конусний концентратор ультразвукових хвиль, який, в свою чергу переходить у верхній пустотний конусний концентратор ультразвукових хвиль з закругленою глухою вершиною, який забезпечений в своїй нижній крайній частині мембрани з верхньої сторони жорстко і центрально закріплений магнітострикційний перетворювач ультразвукових коливань, по периметру якого розміщені отвори. Недоліками прототипу є: - недостатня ступінь активації дисперсних сумішей та змішування їх складових; - складність конструкції пустотного конусного концентратора і його ремонту. Задачею ультразвукового активатора мінеральних речовин є підвищення якості активації дисперсної суспензії і удосконалення конструкції установки. Задача вирішується тим, що ультразвуковий активатор мінеральних речовин утримує герметичну, вертикально установлену кульову ємність створену півкульовим днищем забезпеченим центрально установленим вихідним патрубком з корковим краном, яке розміщено на амортизаторах, та півкульовою кришкою з центральним вхідним патрубком, обладнаним корковим краном, між якими з допомогою кільцевих герметизуючих і амортизуючих прокладок розміщена мембрана з отворами по периферії і отворами по периметру жорстко і центрально закріпленого з її верхньої сторони магнітострикційного перетворювача, а між отворами з тої ж її сторони аналогічно закріплений півкульовий концентратор, центральна зона якого перфорована отворами і в якій жорстко і центрально закріплена півкульова додаткова мембрана, повернута відкритою стороною вверх, з центральним отвором, а з нижньої сторони мембрани між тими ж отворами аналогічно закріплений кільцевий конусний концентратор з горизонтально розміщеним дном перфорованим отворами і забезпечений центрально закріпленим з його верхньої сторони пустотним конусним концентратором, а з проміжком до кільцевого конусного концентратора жорст 5 ко і центрально закріплений центральний кільцевий конусний концентратор. Ознаками ультразвукового активатора мінеральних речовин, що збігаються з прототипом є герметична ємність установлена на амортизаторах, мембрана з отворами і магнітострикційний перетворювач ультразвукових коливань, концентратори і запірно-роздавальна арматура. Конструктивне виконання ультразвукового активатора мінеральних речовин забезпечує ряд суттєвих відмінностей і переваг у порівнянні з відомими аналогами і прототипом основними з яких є: 1. Введення нових ознак, що указує на наявність суттєвих відмінностей: півкульовий концентратор, центральна зона якого перфорована отворами і в якій жорстко і центрально закріплена пів кульова додаткова мембрана, повернута відкритою стороною вверх, з центральним отвором; кільцевий конусний концентратор з горизонтально розміщеним дном перфорованим отворами і забезпечений додатковим центрально розміщеним з його верхньої сторони пустотним конусним концентратором; центральний кільцевий конусний концентратор. 2. Заміна частини ознак новими, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: мембрана тарілчастої форми замінена на горизонтальну мембрану; пустотний концентратор з перегинами замінений на півкульовий концентратор з додатковою півкульовою мембраною. 3. Згідно пп. 1 і 2 в конструктивному рішенні ультразвукового активатора мінеральних речовин мають місце нові взаємоположення ознак та нові типи зв'язків і взаємодій між ознаками, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей. На фігурі приведений ультразвуковий активатор мінеральних речовин в розтині. Ультразвуковий активатор мінеральних речовин утримує герметичну, вертикально установлену кульову ємність створену півкульовим днищем 1 забезпеченим центрально установленим вихідним патрубком 2 з корковим краном 3, яке розміщено на амортизаторах 4, та півкульовою кришкою 5 з центральним вхідним патрубком 6 обладнаним корковим краном 7. Між кришкою 5 і днищем 1 з допомогою кільцевих герметизуючих і амортизуючих прокладок 8 і 9 горизонтально розміщена мембрана 10 з отворами 11 по периферії і отворами 12 по периметру жорстко і центрально закріпленого з її верхньої сторони магнітострикційного перетворювача 13. Між отворами 11 і 12 з тої ж сторони аналогічно закріплений півкульовий концентратор 14, центральна зона якого перфорована отворами 15 і в якій жорстко і центрально закріплена півкульова додаткова мембрана 16, повернута відкритою стороною вверх, з центральним отвором 17, а з нижньої сторони мембрани 10 між тими ж отворами 11 і 12 аналогічно закріплений кільцевий конусний концентратор 18 з горизонтально розміщеним дном 19 концентратора з периферійними отворами 20 і додатковим центрально закріпленим з верхньої сторони пустотним конусним концентратором 21, а з проміжком до кільцевого конусного 47691 6 концентратора 18 жорстко і центрально закріплений центральний кільцевий конусний концентратор 22. Ультразвуковий активатор мінеральних речовин працює таким чином. При закритому корковому крані 3 вихідного патрубка, ввімкненому високочастотному генераторові (не показаний) магнітострикційного перетворювача 13 і відкритому корковому крані 7 по вхідному патрубку 6 в ємність подають суспензію для її активації. Активація суспензії полягає в багатократному збільшенні питомої поверхні твердих частинок та якісному змішуванні продуктів руйнування з рідиною. Поступивши в додаткову пів кульову мембрану 16 і проходячи через отвори 15 півкульового концентратора 14, які діють як циліндричні концентратори і гідродинамічні випромінювачі, суспензія піддається дії найбільш потужних ультразвукових полів, які випромінює і фокусує додаткова пів кульова мембрана 15 та обидві сторони центральної зони найбільш потужного випромінювання ультразвуку півкульового концентратора 14. Під дією ультразвукових полів в турбулентному русі рідини виникають явища кавітації, які є потужними факторами диспергування твердої фази і активного змішування продуктів руйнування з рідиною. Дію кавітації доповнюють удари і співудари твердих частинок, аналогічні види їх тертя та механічна ерозія. Проходячи через центральний отвір 17, який діє аналогічно отворам 15, суспензія поступає на корпус магнітострикційного перетворювача, охолоджує його і одночасно піддається дії ультразвукових полів його сторін та фокусуючій дії ультразвукового поля випромінюваного внутрішньою поверхнею півкульового концентратора 14, а далі, через отвори 12, які діють аналогічно отворам 15, суспензія поступає в проміжок між внутрішньою стороною кільцевого конусного концентратора 18 і зовнішньою стороною центрального кільцевого конусного концентратора 22 і піддається ультразвуковій дії полів, які випромінюють ці поверхні, а далі, зовнішня пустотного конусного концентратора 21, внутрішня поверхня згаданого концентратора 21 та верхня поверхня дна 19 концентратора 18. Пройшовши отвори 20, які теж діють аналогічно другим отворам, суспензія поступово заповнює ємність і піддається дії ультразвукових полів зовнішньої сторони кільцевого конусного концентратора 18, півкульового концентратора 14 та додаткової півкульової мембрани 16, чим підтримується кавітація у всьому об'ємі. Після заповнення ємності суспензією частково або повністю відкривають корковий кран 3 і по патрубку 2 видаляють активовану суспензію для подальшого використання, а установка працює у безперервному режимі. При цьому подача і видалення суспензії регулюються корковими кранами 7 і 3. Після закінчення роботи установки її промивають аналогічним чином, після чого вимикають 7 47691 високочастотний генератор (не показаний) магнітострикційного перетворювача 13. Комп’ютерна верстка Л. Купенко 8 При відновлені роботи установки процес повторюється. 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