Активатор суспензій та рідин

Активатор суспензій та рідин, що містить вертикально установлену на амортизаторах циліндричну ємність з запірно-роздавальною арматурою, мембраною, магнітострикційним перетворювачем та концентратором ультразвукових хвиль, який відрізняється тим, що він містить герметичну, вертикально установлену циліндричну ємність, яка складається з верхньої секції з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном, та нижньої циліндричної секції з днищем, забезпеченим центральним вихідним патрубком з корковим краном, установленим на амортизато 2 3 - низька продуктивність в зв'язку з частими поточними ремонтами; - значні затрати електроенергії на живлення шести магнітострикційних перетворювачів; - значні габаритні розміри по висоті. Відома також «Установка для активації цементної суспензії» (а. с. СРСР №1451027, Кл. В28С, 5/46, надрук. в Б.В. №2, 1989 p.), яка забезпечена воронками, кожна з яких розміщена під мембраною і змонтована в ємності з допомогою кільця і прокладки , установленої паралельно осі ємності, тягою з кульковими клапанами, один з яких розміщений в кришці ємності, а кожний з подальших - в днищі мембрани виконаної тарілчастої форми з перфорованим відігнутим краєм. В ємності установлені магнітострикційні перетворювачі, патрубки для введення і виведення суспензії, штуцер для з'єднання з вакуумною системою. Недоліками установки є: - недостатня ступінь диспергування твердих частинок суспензії; - низька продуктивність установки; - ненадійність роботи клапанів, складність їх очистки і ремонту; - значні енергетичні затрати. Відомий також «Диспергатор-змішувач» по патенту України №60420, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. №10 за 2003 p., який забезпечений гідродинамічними випромінювачами, ємність виконана із секцій з розміщеною між ними шайбою з виступаючою всередину частиною, а кожна мембрана виконана із двох частин з утворенням камер, опуклі частини мембран кожна з яких звернена в протилежні сторони контактують з мембранами сусідньої камери, причому в зонах контакту мембран виконані отвори, в яких за допомогою прокладок і гайки розміщені гідродинамічні випромінювачі, а кільцева прокладка має поперечний розтин у вигляді швелера, між полицями якої розміщені плоскі кінці мембрани, при цьому нижня полиця швелера спирається на виступну частину шайби, а нижня мембрана нижньої камери спирається опуклою частиною через прокладку на днище ємності і має отвір, в якому розміщений вільний кінець патрубка для видалення суспензії, причому патрубок введення суспензії закріплений на зовнішній стороні верхньої частини мембрани верхньої камери, в якій розміщений центрально і жорстко закріплений магнітострикційний перетворювач, при цьому діаметр мембрани середньої камери відповідає внутрішньому діаметру шайби. Недоліком прототипу є: - недостатня ступінь диспергування твердих частинок в рідині і якісного змішування продуктів руйнування з рідиною; - гідродинамічні випромінювачі потребують подачі суспензії в ємність під надлишковим тиском; - складність в заміні гідродинамічних випромінювачів, яка пов'язана з інтенсивним їх зносом в процесі роботи. В якості прототипу прийнятий «Ультразвуковий активатор-змішувач» по патенту України №30440, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. №2, 2008 p., який утримує вертикально установлену циліндри 49635 4 чну ємність з днищем, забезпеченим центрально установленим вихідним патрубком з корковим краном, розміщеним на амортизаторах та кришкою з центральним вхідним патрубком з корковим краном, під якою, між кільцевими герметизуючими і амортизуючими кільцевими прокладками, горизонтально установлена мембрана з отворами по периметру жорстко і центрально закріпленого з нижньої сторони магнітострикційного перетворювача, який охоплює кільцевий концентратор жорстко і центрально закріплений однією стороною до мембрани, а другою - до корпуса магнітострикційного перетворювача, з отворами по колу в нижній крайній його частині, до якого з зовнішньої сторони жорстко і симетрично закріплений додатковий кільцевий концентратор, а з внутрішньої сторони до корпуса магнітострикційного перетворювача з аналогічно розміщеними отворами, до якого, в свою чергу, жорстко і центрально закріплений півкульовий концентратор з центральним отвором. З верхньої сторони мембрани жорстко і центрально закріплений півциліндричний концентратор з отворами, розміщеними у мембрані з внутрішньої сторони. Концентратори в цілому створюють єдиний сумарний концентратор, а мембрана забезпечена додатковим отвором для видалення випадково потрапившої на неї суспензії. Недоліками найближчого аналога є: - значні габарити установки по ширині; - недостатня ефективність роботи кільцевого, додаткового кільцевого та півкульового концентраторів із-за недосконалого контакту з джерелом випромінювання ультразвукових коливань; - недостатня якість змішування і активації суспензій і рідин. Задачею активатора суспензій та рідин є підвищення якості суспензії і удосконалення конструкції установки. Задача досягається тим, що активатор суспензій та рідин утримує герметичну, вертикально установлену циліндричну ємність, яка складається з верхньої секції з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном, та нижньої циліндричної секції з днищем, забезпеченим центральним вихідним патрубком з корковим краном, установленим на амортизаторах, а між секціями, з допомогою кільцевих герметизуючих амортизуючих прокладок, розміщена шайбоподібна мембрана, горизонтальна частина мембрани з отворами, центральна частина якої має півкульову форму і забезпечена центральним отвором, до якої з верхньої сторони жорстко і центрально закріплена перфорована отворами її частина, а з нижньої сторони - остання більша частина кульової мембрани з отворами по периметру жорстко і центрально з внутрішньої сторони, закріпленого магнітострикційного перетворювача, при цьому до внутрішнього краю шайбоподібної частини мембрани з верхньої сторони аналогічно закріплений кільцевий циліндричний концентратор, з центральними отворами в нижній частині і отворами в його верхній перфорованій внутрішній четвертині від вертикальної осі, до країв яких жорстко і центрально закріплена чашоподібна додат 5 кова мембрана з отворами, які виходять в внутрішню сторону кільцевого циліндричного концентратора. Загальними ознаками для найближчого аналога і активатора суспензій та рідин є вертикально установлена на амортизаторах циліндрична ємність з запірно-роздавальною арматурою, мембраною, магнітострикційним перетворювачем та концентраторами ультразвукових хвиль. Конструктивне рішення виконання активатора суспензій та рідин у порівнянні з прототипом і відомими аналогами забезпечує ряд суттєвих відмінностей і переваг, основними з яких є: 1. Частково нове сполучення ознак, яке свідчить на наявність суттєвих відмінностей: горизонтальна мембрана, без магнітострикційного перетворювача, в центральній частині переходить у ввігнуту півкульову форму, яка забезпечена центральним отвором; півкульовий концентратор розміщений над мембраною, закріплений до кільцевого циліндричного концентратора і забезпечений двома отворами. 2. Введення нових ознак, що свідчить про наявність суттєвих відмінностей: кільцевий циліндричний концентратор з перфорованою отворами верхньої внутрішньої його четвертини, який закріплений до мембрани по контуру переходу її в півкульову форму і забезпечений центральними отворами; кульова мембрана з перфорованою отворами верхньою частиною, жорстко і центрально закріпленим з внутрішньої сторони магнітострикційним перетворювачем і отворами по його контуру. 3. Заміна частини ознак новими, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: циліндрична ємність замінена на секційну циліндричну ємність; кільцевий півциліндричний концентратор замінений на кільцевий циліндричний концентратор з перфорованою отворами верхньою внутрішньою четвертиною; горизонтальна мембрана замінена на горизонтальну шайбоподібна мембрану, яка в центральній частині переходить в півкульову форму з центральним отвором; кріплення магнітострикційного перетворювача до нижньої сторони горизонтальної мембрани замінено на його розміщення і кріплення до внутрішньої сторони кульової мембрани. 4. Викладене в пп. 1, 2 і 3 забезпечує наявність нових типів зв'язків між ознаками та нові взаємоположення ознак. На фігурі приведений активатор суспензій та рідин в поперечному перерізі. Активатор суспензій та рідин утримує герметичну, вертикально установлену циліндричну ємність, яка складається з верхньої секції 1 з кришкою 2, забезпеченою центральним вхідним патрубком 3 з корковим краном 4, та нижньої циліндричної секції 5 з днищем 6, забезпеченим центральним вихідним патрубком 7 з корковим краном 8, установленим на амортизаторах 9, а між секціями 1 і 5 з допомогою кільцевих герметизуючи і амортизуючих прокладок 9 і 10 розміщена шайбоподібна горизонтальна частина мембрани 1 з отворами 12, центральна частина якої має півкульову форму 13, з центральним отвором 14, до 49635 6 якої з верхньої сторони жорстко і центрально закріплена перфорована отворами її частина 15, а з нижньої сторони - остання більша частина кульової мембрани 16 з отворами 17 по периметру жорстко і центрально з внутрішньої її сторони закріпленого магнітострикційного перетворювача 18, при цьому до внутрішнього краю шайбоподібної центральної частини мембрани 11 аналогічно закріплений кільцевий циліндричний концентратор 19, з центральними отворами 20 в нижній частині і отворами 21 і 22 в його верхній перфорованій внутрішній четвертині від вертикальної осі, до країв яких жорстко і центрально закріплена додаткова мембрана 23 з отворами 24 і 25, які виходять у внутрішню сторону кільцевого циліндричного концентратора 19. Активатор суспензій та рідин працює таким чином. При закритому корковому крані 8 вихідного патрубка 7, ввімкненому ультразвуковому генераторові (не показаний) магнітострикційного перетворювача 18 і відкритому корковому крані 4 по вхідному патрубку 3 в секцію 1 подають суспензію для її активації. Під активацією суспензії розуміється багатократне збільшення питомої поверхні твердої фази в рідині та якісне змішування продуктів руйнування твердих частинок з рідиною, а під активацією рідин - змішування двох і більше рідин, які не змішуються при звичайних умовах і одержання нових рідин з фізико-хімічними та технологічними властивостями. Поступивши на зовнішню перфоровану поверхню кільцевого циліндричного концентратора 19 в центральній частині ємності суспензія піддається дії ультразвукового поля, яке випромінює ця поверхня і проходить через отвори 21 і 22, які діють як циліндричні концентратори і гідродинамічні випромінювачі, на верхню поверхню додаткового півкульового концентратора 23, піддається дії його ультразвукового поля та аналогічного поля, яке випромінює внутрішня верхня перфорована частина кільцевого циліндричного концентратора 19, а далі, через отвори 24 і 25, які діють аналогічно отворам 21 і 22, поступає в кільцевий циліндричний концентратор 19 і піддається дії сфокусованого ультразвукового поля внутрішньою стороною цього концентратора. На всьому шляху переміщення суспензії під дією ультразвукових полів в турбулентних потоках рідини виникають кавітаційні явища, адекватні потужностям цих полів, які є потужними факторами деструкції твердих частинок в рідині і змішування продуктів руйнування з рідиною. Дія кавітації доповнюється ударами і співударами твердих частинок, їх аналогічних видів тертя та механічною ерозією. Пройшовши отвори 20 концентратора 19 суспензія поступає на перфоровану отворами 15 верхню частину кульової мембрани 16, де на неї діють ультразвукові поля нижньої внутрішньої частини зовнішньої сторони кільцевої циліндричної мембрани 19 та верхніх сторін перфорованої частини 15 кульової мембрани 16 та ввігнутої верхньої частини 13 мембрани 11, а далі - нижньої 7 49635 сторони тієї ж перфорованої частини отворами 15 та верхньої сторони нижньої частини ввігнутої півкульової частини 13 мембрани 11. Проходячи центральний отвір 14, який діє аналогічно другим отворам, суспензія поступає на корпус магнітострикційного перетворювача 18, охолоджує його і піддається дії його ультразвукових полів та фокусуючій дії внутрішньої поверхні кульового концентратора 16, а далі заповнюючи нижню секцію через отвори 17 на неї діють ультразвукові поля зовнішніх сторін кульової мембрани 16, верхньої частини ввігнутої півкульової частини 13, та нижньої горизонтальної сторони мембрани 11. пройшовши отвори 12 суспензія заповнює верхню циліндричну секцію 1 і піддається впливу омиваючих нею поверхонь ультразвукових полів, що Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 8 сприяє підтриманню кавітаційної дії у всьому об'ємі. Після заповнення ємності суспензією частково або повністю відкривають корковий кран 8 і по вихідному патрубку 7 видаляють активовану суспензію для її подальшого використання, а установка продовжує роботу в безперервному режимі. При цьому коркові крани 4 і 8 виконують роль регуляторів потоку поступаючої суспензії на активацію і видалення активованої суспензії. По закінченню роботи установки, її аналогічним чином промивають і вимикають ультразвуковий генератор (не показаний) магнітострикційного перетворювача 18. При відновленні роботи 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