Ультразвуковий змішувач-активатор

Ультразвуковий змішувач-активатор, що містить герметичну ємність, установлену на амортизаторах, яка оснащена мембранами, концентратором, магнітострикційним перетворювачем та запірно-роздавальною арматурою, який відрізняється тим, що має герметичну ємність, утворену кришкою з центральним вхідним патрубком, оснащеним корковим краном, та днищем з центральним вихідним патрубком, обладнаним корковим краном, яка установлена на основу за допомогою амортизаторів, а між кришкою і днищем за допо 3 тострикційним 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. СРСР №1620309, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. №2, 1991 p.), який утримує установлену на амортизаторах вертикальну герметичну ємність, по осі якої по різні сторони перегородки змонтовані магністрикційний 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, у вигляді оболонки, запірно-роздавальну арматуру, а оболонка забезпечена індукційними котушками і виконана із діалектичного матеріалу. Недоліками диспергатора є: наявність охолоджувальної системи; кавітаційне поле створює один конусний концентратор ультразвукових хвиль, що недостатньо забезпечує диспергування твердих частинок в суспензії. Відомий також «Активатор» по патенту України №29087, опублікованому в Бюл. №1, 2008 p., ємність якого складається з верхньої циліндричної секції з кришкою, забезпеченою центральним вхідним 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 жорстко закріплений кульовий концентратор, який 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 якому 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 активатора є: складність виготовлення кульових концентраторів різних діаметрів; значні габарити конструкції установки по висоті; 58489 4 недостатня якість активованої суспензії. В якості прототипу прийнятий патент України №43280 «Активатор суспензії», Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. №15, 2009 p., який утримує кульову ємність, яка складається з півкульової кришки з центральним вхідним патрубком, забезпеченим корковим краном та півкульове днище з центральним вихідним патрубком з корковим краном, між якими за допомогою кільцевих герметизуючих і амортизуючих кільцевих прокладок і консолей зі співпадаючими отворами установлена верхня півкульова мембрана з центральним отвором великого діаметра в верхній частині, і жорстко та центрально закріпленою тарілчастою мембраною з центральним отвором та отворами, які співпадають з отворами жорстко і центрально закріпленого кільцевого концентратора з боковими отворами з внутрішньої сторони і центральним отворами з нижньої його сторони, який жорстко стикується з нижньою півкульовою мембраною, забезпеченою отворами по периметру магнітострикційного перетворювача жорстко і центрально закріпленого з її верхньої сторони. Установка розміщена на амортизаторах. Недоліками активатора суспензії є: недостатня ступінь активації і змішування складових суспензії; складність виготовлення півкульових мембран. Задачею ультразвукового змішувачаактиватора є підвищення якості активації дисперсних сумішей і суспензії та удосконалення конструкції установки. Задача виконується тим, що ультразвуковий змішувач-активатор утримує герметичну ємність утворену кришкою з центральним вхідним патрубком, забезпеченим корковим краном, та днищем з центральним вихідним патрубком, обладнаним корковим краном, яка установлена на основу з допомогою амортизаторів. Між кришкою і днищем з допомогою кільцевих герметизуючих та амортизуючих прокладок горизонтально установлена мембрана з отворами по периферії та отворами по контуру магнітострикційного перетворювача жорстко та центрально закріпленого з її нижньої, з якої аналогічно закріплений концентратор 3-подібної форми розміщений випуклими сторонами вниз, а гострим виступом вверх. З верхньої сторони мембрани жорстко і центрально закріплений кільцевий концентратор півциліндричної форми з отворами в нижній частині внутрішньої його основи, випукла вверх сторона якого перекрита додатковою випуклою мембраною з центральним отвором, а 3-подібна мембрана забезпечена центральними отворами в нижніх зонах і поперечний переріз її по товщині зменшується зверху вниз. Спільними для ультразвукового змішувачаактиватора і прототипу є герметична ємність установлена на амортизаторах, яка забезпечена мембранами, концентратором, магнітострикційним перетворювачем і запірно-роздавальну арматуру. Конструктивне рішення виконання ультразвукового змішувача-активатора забезпечує ряд переваг і суттєвих відмінностей у порівнянні з прототипом і відомими аналогами, основними з яких є: 5 1. Введення нових ознак, що указує на наявність суттєвих відмінностей: додаткова випукла мембрана з центральним отвором великого діаметра; кільцевий концентратор ультразвукових коливань півциліндричного поперечного перерізу з отворами; 3-подібна мембрана з отворами; горизонтальна мембрана з отворами розміщена між кільцевими герметизуючими і амортизуючими прокладками. 2. Частково нове сполучення ознак, що теж свідчить про наявність суттєвих відмінностей: центрально закріплений кільцевий концентратор з верхньої сторони забезпечений додатковою випуклою мембраною, а з нижньої сторони - горизонтальною мембраною з отворами по периметру закріпленого з її нижньої сторони магнітострикційного перетворювача, 3. Заміна частини ознак новими, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: нижня півкульова мембрана з магнітострикційним перетворювачем закріпленим з її верхньої сторони замінена на горизонтальну мембрану з магнітострикційним перетворювачем закріпленим з її нижньої сторони; кільцевий концентратор циліндричного поперечного перерізу замінений на кільцевий концентратор півциліндричної форми; тарілчаста мембрана замінена на випуклу мембрану. 4. Згідно пп. 1, 2 і 3 конструктивне рішення ультразвукового змішувача-активатора забезпечує нові взаємоположення ознак, нові типи зв'язків і взаємодії між ознаками. На фігурі приведений ультразвуковий змішувач-активатор в поперечному перерізі. Ультразвуковий змішувач-активатор утримує герметичну ємність створену кришкою 1 з центральним вхідним патрубком 2 забезпеченим корковим краном 3 та днищем 4 з центральним вихідним патрубком 5 обладнаним корковим краном 6, яка установлена на основу 7 з допомогою амортизаторів 8. Між кришкою 1 і днищем 4 з допомогою кільцевих герметизуючих і амортизуючих прокладок 9 і 10 горизонтально установлена мембрана 11 з отворами 12 по периферії та отворами 13 по контуру магнітострикційного перетворювача 14 жорстко і центрально закріпленого з її нижньої сторони, з якої аналогічно закріплений концентратор 15 3-подібної форми розміщений випуклими сторонами вниз, а гострим виступом 16 вверх. З верхньої сторони мембрани 11 жорстко і центрально закріплений кільцевий концентратор 17 півциліндричної форми з отворами 18 в нижній частині внутрішньої його основи, випукла вверх сторона якого перекрита додатковою випуклою мембраною 19 з центральним отвором 20, а 3подібна мембрана 15 забезпечена отворами 21 в нижній центральний зоні і поперечний розтин її по товщині зменшується зверху вниз. 58489 6 Ультразвуковий змішувач-активатор працює таким чином. При закритому корковому крані 6 випуклого патрубка 5, ввімкнутому високочастотному генераторові (не показаний) магнітострикційного перетворювача 14 і відкритому корковому крані 3 по вхідному патрубку 2 в ємність подаютьсуспензію для її активації. Активація суспензії полягає в багатократному збільшенні питомої поверхні твердої фази і якісному змішуванню продуктів руйнування з рідиною. Через отвір 20 додаткової випуклої мембрани 19 суспензія попадає в внутрішню порожнину кільцевого концентратора 17, де піддається дії ультразвукових полів випромінюваних зовнішньою стороною цього концентратора 17 і нижньою стороною додаткової випуклої мембрани 19. В турбулентних потоках суспензії під дією ультразвукових полів виникають явища кавітації, які є потужними деструкторами твердої фази в рідині і активними змішувачами продуктів руйнування цих твердих частинок з рідиною. Дія кавітації посилюється ударами і співударами твердих частинок, аналогічними видами тертя та механічної ерозії. Пройшовши отвори 18, які діють як циліндричні концентратори і гідродинамічні випромінювачі, суспензія поступає в кільцевий концентратор 17, де піддається потужній дії сфокусованого ультразвукового поля внутрішньою поверхнею цього концентратора 17 і ультразвукового поля верхньої сторони горизонтальної мембрани 11, а пройшовши отвори 13 мембрани 11, які діють аналогічно отворам 18, суспензія охолоджує корпус магнітострикційного перетворювача 14, піддається дії ультразвукових полів його зовнішньої поверхні та внутрішньої поверхні мембрани 15. При цьому, чим нижче опускається суспензія тим дія ультразвуку є більш потужною завдяки змінному поперечному розтину цієї мембрани 15. Пройшовши отвори 21, які теж діють аналогічно отворам 18, суспензія поступово заповнює ємність і піддається дії ультразвукового поля зовнішньої сторони мембрани 15 та зовнішніх сторін випуклої мембрани 19, чим підтримується дія кавітації і других факторів диспергування твердих частинок та змішування продуктів руйнування твердих частинок та змішування продуктів руйнування у всьому об'ємі ємності. Після заповнення ємності суспензією частково або повністю відкривають корковий кран 6 і по вихідному патрубку 5 видаляють активовану суспензію для її подальшого використання і процес активації продовжується в безперервному режимі. По закінченні роботи установки її промивають аналогічним чином, вимивають високочастотний генератор (не показаний) магнітострикційного перетворювача 14. При відновлені роботи процеси повторюються. 7 Комп’ютерна верстка І.Скворцова 58489 8 Підписне Тираж 23 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