Ультразвуковий активатор композиційних полімерних суспензій

Ультразвуковий активатор композиційних полімерних суспензій, що містить герметичну, вертикально установлену на амортизаторах циліндричну ємність з розміщеними в ній горизонтальною мембраною, концентраторами, півкульовою мембраною з магнітострикційним перетворювачем і запірно-роздавальну арматуру, який відрізняється тим, що він утримує герметичну, вертикально установлену циліндричну ємність з днищем, установленим на амортизаторах, забезпеченим центральним вихідним патрубком з корковим краном та кришкою з центральним вхідним патрубком 3 фігурні прокладки, що фіксують торцеві частини мембран. Недоліками активатора мінеральних речовин є: - низька продуктивність установки при недостатній якості суспензії; - складність конструкції, яка ускладнює експлуатацію установки. Відомий також активатор дисперсних сумішей 7 (патент України №43582, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. №11, 2001 p.), який утримує ексцентрично, по відношенню до ємності, встановлений вал, зміщений по горизонтальній осі та встановлений у підшипникових вузлах, на якому жорстко закріплена камера циліндричної форми за допомогою діаметрально розміщеної перегородки, у крайній частині від вала якої розміщені гідродинамічні випромінювачі, а з протилежного боку, симетрично проміжку, утвореному між перегородкою та вільним кінцем циліндричної оболонки камери, який зрізаний під гострим кутом до дотичної його зовнішній поверхні, в протилежній половині, симетрично проміжку в його оболонці розміщені аналогічні гідродинамічні випромінювачі, сама циліндрична оболонка закрита кришками, а камера, співвісно та симетрично розміщена у циліндричній мембрані, забезпеченій вхідним та вихідним патрубками з корковими кранами, винесеними за межі ємності, та магнітострикційним перетворювачем жорстко закріпленим з зовнішнього боку мембрани у місці максимального зазору, утвореного між ємністю та мембраною, яка зафіксована за допомогою амортизуючої та герметизуючої прокладки між кільцевими упорами. Недоліками активатора дисперсних сумішей є: - складність конструкції установки; - недостатня ступінь змішування складових дисперсних сумішей. 6 Відомий також патент України №44596 Кл. В28С 5/46 «Змішувач активатор» опублікований в Бюл. №2, 2002 p., який містить змонтовану на амортизаторах герметичну горизонтально розташовану циліндричну ємність з бічними кришками, збудник вібраційних коливань у вигляді закріпленого усередині ємності за допомогою пружних прокладок концентратора-хвилеводу, магнітострикційний випромінювач, завантажувальний і розвантажувальний патрубки з корковими кранами, запірно-роздавальну арматуру, який забезпечений вигнутою мембраною, зверненою увігнутою поверхнею убік верхньої частини ємності, причому магнітострикційний випромінювач розміщений на опуклій поверхні мембрани, а концентраторхвилевод - на увігнутій і виконаний з отворами, частина яких розташована в його верхній частині симетрично і паралельно вертикальній осі ємності, інша частина отворів розміщена у мембрані, причому вісь кожного з останніх паралельна увігнутій поверхні мембрани, при цьому завантажувальний і розвантажувальний патрубки закріплені на рівні торцевої кришки мембрани. Недоліками змішувача-активатора є: - складність і трудоємність у виготовлені концентратора-хвилевода і випромінюючої мембрани та похилих отворів у першому; 48583 4 - недостатній ступінь активації та змішування складових суспензії. В якості прототипу прийнятий «Ультразвуковий змішувач-активатор» по патенту України №30442, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. №2, 2008 p., який утримує вертикально установлену циліндричну ємність зібрану з верхньої секції з кришкою забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном та нижньої секції з днищем, установленим на амортизаторах, яке забезпечено центральним вихідним патрубком з корковим краном. Між секціями з допомогою кільцевих герметизуючих і амортизуючих прокладок горизонтально установлена мембрана з отворами між внутрішньою стінкою верхньої секції і жорстко та центрально закріпленим до неї з верхньої сторони циліндром до внутрішньої сторони якого і торця шайбоподібної мембрани жорстко закріплений концентратор з центральним отвором, поперечний переріз якого має форму трапеції нижня сторона якої перпендикулярна до вертикальної осі, а верхня створює воронку. З нижньої сторони шайбоподібної мембрани жорстко і центрально закріплена півкульова мембрана з отворами по периметру жорстко і центрально закріпленого з її внутрішньої сторони магнітострикційного перетворювача, над яким аналогічно закріплений нижній кільцевий концентратор з центральним отвором аналогічного поперечного трапецієдального перерізу верхнього кільцевого концентратора за винятком сторони, яка прилягає до півкульової мембрани і має її внутрішній профіль. Недоліками прототипу є: - складність виготовлення масивних кільцевих концентраторів; - недостатня якість активації твердих частинок суспензії. Задачею корисної моделі є підвищення якості активації і змішування складових композиційної полімерної суспензії та удосконалення конструкції установки. Задача досягається тим, що ультразвуковий активатор композиційних полімерних суспензій утримує герметичну, вертикально установлену циліндричну ємність з днищем, установленим на амортизаторах, забезпеченим центральним вихідним патрубком з корковим краном та кришкою з центральним вхідним патрубком забезпеченим корковим краном, під якою між круговими герметизуючими і амортизуючими прокладками горизонтально установлена мембрана з отворами по периферії і центральним отвором, на якій з верхньої сторони великою основою центрально і жорстко закріплений пустотілий конусний концентратор, в середині якого горизонтально з проміжком розміщені додаткові мембрани перфоровані отворами, при цьому отвори непарних мембран не співпадають з отворами парних мембран. До нижньої сторони мембрани центрально і жорстко закріплений циліндричний концентратор зі сферичним дном забезпеченим отворами по периметру аналогічно закріпленого з його внутрішньої сторони магнітострикційного перетворювача, над яким до внутрішньої сторони циліндричного концентратора за 5 кріплені щільно примикаючі до мембрани пустотілі горизонтальні кільцеві додаткові концентратори з отворами. Ознаками прототипу, що збігаються з ознаками ультразвукового активатора композиційних полімерних суспензій є герметична, вертикально установлена на амортизаторах циліндрична ємність з розміщеними в ній горизонтальною мембраною, концентраторами, півкульовою мембраною з магнітострикційним перетворювачем і запірно-роздавальною арматурою. Конструктивне рішення ультразвукового активатора композиційних полімерних суспензій у порівнянні з відомими аналогами і прототипом забезпечує ряд суттєвих переваг і відмінностей ознак, основними з яких є: 1. Частково нове поєднання ознак, що свідчить про наявність суттєвих відмінностей: циліндричний концентратор з внутрішньої сторони забезпечений, щільно примикаючими до нижньої сторони горизонтальної мембрани і між собою, горизонтальними кільцевими додатковими концентраторами з отворами; до горизонтальної мембрани з верхньої сторони центрально і жорстко закріплений пустотілий конусний концентратор, в середині якого горизонтально з проміжками розміщені додаткові мембрани. 2. Заміна частини ознак новими, що теж СВІДЧИТЬ про наявність суттєвих відмінностей: ємність з двох циліндричних секцій замінена на одну циліндричну ємність; шайбоподібна горизонтальна мембрана з перфорованими отворами замінена на горизонтальну мембрану з периферійними і центральним отворами; верхній і нижній кільцеві концентратори суцільного поперечного перерізу замінені на горизонтальні пустотілі кільцеві концентратори з отворами та сферичними фокусуючими ультразвук концентраторами, які щільно примикають до нижньої сторони горизонтальної мембрани і між собою. 3. Введення нових ознак, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: пустотний конусний концентратор ультразвукових хвиль, додаткові горизонтальні мембрани з отворами, циліндричний концентратор, кільцеві пустотілі горизонтальні додаткові концентратори з отворами. 4. Враховуючи викладене у пп. 1, 2 і 3 ультразвуковий активатор композиційних полімерних суспензій забезпечує нові взаємоположення ознак та нові типи зв'язку і взаємодії між ознаками, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей. На фігурі приведений ультразвуковий активатор композиційних полімерних суспензій в поперечному перерізі. Ультразвуковий активатор композиційних полімерних суспензій утримує герметичну, вертикально установлену циліндричну ємність 1 з днищем 2, установленим на амортизаторах 3, забезпеченим центральним вхідним патрубком 4 з корковим краном 5 та кришкою 6 з центральним патрубком 7 забезпеченим корковим краном 8, під якою між круговим герметизуючими і амортизуючими прокладками 9 і 10 горизонтально установлена мембрана 11 з отворами 12 по периферії і центральним отвором 13, на якій з верхньої сторони 48583 6 великою основою центрально і жорстко закріплений пустотілий конусний концентратор 14, в середині якого горизонтально з проміжком розміщені додаткові мембрани 15, 16, 17 і 18 перфоровані відповідно отворами 19, 20, 21 і 22, при цьому отвори непарних мембран не співпадають з отворами парних мембран. До нижньої сторони мембрани 11 центрально і жорстко закріплений циліндричний концентратор 23, зі сферичним дном 24, забезпечений отворами 25 по периметру аналогічно закріпленого з його внутрішньої сторони магнітострикційного перетворювача 26, над яким до внутрішньої сторони циліндричного концентратора 23 закріплені щільно примикаючи до мембрани 11 і між собою горизонтальні кільцеві додаткові концентратори 27 з отворами 28 і 29. Ультразвуковий активатор композиційних полімерних суспензій працює таким чином. При закритому корковому крані 5 вихідного патрубка 4, ввімкненому високочастотному генераторові (не показаний) магнітострикційного перетворювача 26 і відкритому крані 8 по вхідному патрубку 7 в ємність 1 подають суспензію для активації. Активація суспензії полягає в багатократному збільшені питомої поверхні мінеральних речовин та якісного змішування продуктів руйнування з рідиною. Поступивши в пустотний конусний концентратор 14 ультразвукових коливань на першу додаткову горизонтальну мембрану 15 суспензія піддається концентрованій дії ультразвукових полів верхньої сторони мембрани 15 та внутрішньої верхньої частини концентратора 14. В турбулентних потоках суспензії, під дією ультразвукових коливань, виникають явища кавітації, які є потужними деструкторами мінеральних речовин і активними змішувачами продуктів руйнування цих продуктів з рідиною. Через отвори 19, додаткової мембрани 15, які діють як циліндричні концентратори і гідродинамічні випромінювачі, як і всі подальші отвори, суспензія піддається аналогічній обробці ультразвуковими полями, випромінюваними відповідними сторонами і т. д. Пройшовши центральний отвір 13 мембрани 11 суспензія поступає в зону, обмежену нижньою стороною мембрани 11 і зовнішніми сторонами кільцевого горизонтального додаткового концентратора 27, піддається дії ультразвукових полів випромінюваних цими сторонами і через отвори 28 поступає в перший кільцевий додатковий концентратор 27, піддається концентрованій дії ультразвукових полів випромінюваних внутрішньою їх стороною і через отвори 29 поступає в зону випромінювання ультразвуку частково зовнішніми сторонами першого і другого кільцевих додаткових концентраторів 27, а далі через отвори 28 - в зону дії ультразвукових полів другого додаткового концентратора 27 і т. д. При виході з отворів 29 останнього кільцевого додаткового концентратора 27 суспензія поступає на корпус магнітострикційного перетворювача 26, охолоджує його і піддається дії ультразвукових полів, які випромінюють його сторони, ультразву 7 48583 кових полів нижньої сторони останнього кільцевого додаткового концентратора 27 та верхньої сторони дна концентратора 24 і через отвори 25 поступово заповнює ємність знизу вверх піддаючись послідовно діям ультразвукових полів, які випромінюють: нижня сторона дна 24 циліндричного концентратора 23, зовнішня сторона цього концентратора 23, нижня і верхня сторони мембрани 11 та зовнішня сторона пустотного концентратора 14, чим підтримується дія кавітації у всьому об'ємі. Одночасно з дією кавітації мають місце дії підсилюючі кавітаційну деструкцію твердих частинок в рідині: удари і співудари мінеральних частинок, аналогічні види тертя та механічна ерозія. Комп’ютерна верстка А. Крулевський 8 Після заповнення ємності суспензією частково або повністю відкривають корковий кран 5 і по вихідному патрубку видаляють активовану суспензію для її подальшого використання, а установка працює в безперервному режимі. При цьому коркові крани 5 і 8 виконують роль регуляторів видалення активованої суспензії і подачі суспензії для її активації. Після закінчення роботи установки її промивають аналогічним чином, після чого вимикають високочастотний генератор (не показаний) магнітострикційного перетворювача 26. При відновленні процеси повторюються. 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