Установка для активації суспензії

Установка для активації суспензії, яка містить установлену на амортизаторах герметичну ємність з вібратором, з'єднану з джерелом вакууму, коаксіально розміщений в ємності випромінювач у вигляді вертикальної тефлонової трубки, охопленої п'єзокерамічним перетворювачем, і в нижній частині ємності привідний вертикальний вал з робочим органом в верхній частині і охоплюючий робо чий орган конусний відбивач з перфорацією, закріплений на внутрішньому боці ємності та вхідний і вихідний патрубки, яка відрізняється тим, що вона забезпечена закріпленими на внутрішньому боці ємності перфорованими паралельно розміщеними перегородками з центральним отвором для проходження вала, і розміщеними між перегородками дисками, закріпленими на привідному валу, причому робочий орган виконаний у вигляді вертикально рухомої конусної головки з дугоподібними ребрами, а випромінювач має на КІНЦІ вертикальне рухове сопло і закріплені на внутрішньому боці нахилені пластини Винахід відноситься до області хімічної, харчової та будівельної техніки, а саме до установок для змішування та активації дисперсних суспензій і рідин Відомий активатор цементної суспензії, який утримує установлену на основі з допомогою амортизаторів ємність з вібратором, тефлонову трубку з п'єзокерамічним випромінювачем, вхідний, з'єднаний з джерелом тиску, і вихідний патрубки, при цьому трубка виконана спіральною і розміщена всередині ємності, вхідний і вихідний патрубки сполучені ВІДПОВІДНО з початком і кінцем тефлонової труби, а ємність заповнена охолоджуючою рідиною (Ас СРСР №1047700, Кп В28С5/46, надрук в Бюл №38, 1983) Недоліками активатора є - недосконалість конструкції тефлонової трубки, що ускладнює її ремонт, - недостатня ступінь диспергування і перемішування суспензії Відома установка для активації цементної суспензії, котра утримує ємність на амортизаторах, забезпечену фігурними секціями, з'єднаними між собою і утворюючими герметичний об'єм, підключений до вакуумнасоса, з установленими в HIM почергово горизонтально по центру магнітострикційними перетворювачами з мембранами і п'єзо керамічними випромінювачами з тефлоновими трубками, розміщеними під ними паралельно нахилених стінок фігурних секцій (А с СРСР №10655214, МКл В28С5/46, надр в Бюл №1, 1984) Недоліками цієї установки є - недостатня ступінь диспергування і перемішування суміші, - значна трудомісткість у виготовленні ємності (фігурні секції), - низька продуктивність із-за великої подовженості переміщення суспензії, - значні затрати електроенергії Відома установка для активації цементної суспензії, яка містить герметичну ємність на амортизаторах, забезпечену секціями, кожна із яких в нижній частині забезпечена прикріпленими до стінок ємності сферичними перегородками, які розділяють ємність по висоті на ізольовані один від одного ВІДСІКИ, з'єднані трубопроводом для проходу охолоджувальної рідини, причому в перегородках виконані отвори, у яких установлені нижні КІНЦІ трубок з п'єзокерамічними випромінювачами, верхні КІНЦІ яких за допомогою жорстких прокладок герметично прикріплені до стінок ємності і мембранам магнітострикційних перетворювачів Кожна секція забезпечена підключеним до системи роз 00 00 (О о> ю 59688 рядження штуцером, з єднаним з розташованою між мембранами і нижньою поверхнею сферичної перегородки робочою порожниною (А с №1162599 Кл В28С5/46, надрук в Бюл №23, 1985р) Недоліками цього винаходу є - недостатня ступінь диспергування суспензії, - ненадійність в роботі з'єднань жорсткими прокладками і складність їх заміни, - значна витрата води і електроенергії Найбільш близькою до винаходу є установка для активації цементної суспензії (А с СРСР №1014725, Кл В28С5/46, надрук в Бюл №16, 1983), яка прийнята за прототип і утримує установлену на амортизаторах герметичну ємність з вібратором, з'єднану з джерелом вакууму, коаксіально розміщений в ємності випромінювач у вигляді вертикальної тефлонової трубки охопленої п'єзокерамічним перетворювачем, вхідний і вихідний патрубки, при цьому вона забезпечена привідним валом з лопатями для перемішування на верхньому КІНЦІ, змонтованим під випромінювачем пустотним зрізаним конусом з перфорованими стінками і "нижньою основою з центральним отвором через який пропущений вал з лопатями, додатковими випромінювачами, закріпленими по периферії нижньої основи конуса, і еластичною кільцевою трубкою, розміщеною між стінкою ємності і нижньою основою конуса, причому вхідний патрубок розміщений на основному випромінювачі Ознаками, що збігаються з прототипом в установці для активації суспензій є вертикально установлена на амортизаторах герметична ємність з вібратором, з'єднання ємності з джерелом вакууму, коаксіальне розміщений в ємності випромінювач у вигляді вертикальної тефлонової трубки з обхоплюючим и п'єзокерамічним перетворювачем, приводний вертикальний вал з робочим органом в верхній частині, конусний відбивач з перфорацією та вхідний і вихідний партубки Недоліками прототипу є - наявність рухомих вузлів та складність конструкції в цілому, - недостатня ступінь диспергування твердих частинок та їх змішування з рідкою фазою, невисока ступінь активації суспензії Задачею винаходу є удосконалення конструкції установки та підвищення якості суспензії Задача досягається тим, що установка для активації дисперсних суспензій, яка утримує установлену на амортизаторах герметичну ємність з вібратором, з'єднаною з джерелом вакууму, коаксіальне установлений в верхній часині ємності випромінювач у вигляді вертикальної тефлонової трубки з охоплюючим и п'єзокерамічним перетворювачем і в нижній частині ємності привідний вертикальний вал з робочим органом в верхній частині і охоплюючий робочий орган, конусний відбивач з перфорацією, який закріплений на внутрішньому боці ємності та вхідний і вихідний патрубки, установка забезпечена закріпленими на внутрішньому боці ємності перфорованими паралельно розміщеними перегородками з центральним отвором для проходження вала, і розміщеними між перегородками перфорованими лисками, закріпленими на приводному валу, причому робочий орган вико наний у вигляді вертикально рухомої конусної головки з дугоподібними ребрами, а випромінювач має на КІНЦІ вертикально рухоме сопло і закріплені на внутрішній стороні нахилені пластини Конструктивне рішення установки для активації суспензії утримуючої установлену герметичну ємність з вібратором, з'єднану з джерелом вакууму, тефлонову трубку з п'єзокерамічним перетворювачем приводним вертикальним валом з робочим органом і охоплюючий робочий орган, конусний відбивач з перфорацією та вхідний патрубки забезпечує ряд переваг пропонованого винаходу у порівнянні з відомими аналогами і прототипом Ознака установка забезпечена закріпленим на внутрішньому боці ємності перфорованими паралельно розміщеними перегородками з центральним отвором для проходження вала, і розміщеними між перегородками перфорованими дисками, закріпленими на приводному валу Таке конструктивне рішення забезпечує турбулентний рух суспензії в ємності, як основну умову для виникнення кавітаційних явищ при наявності ультразвукового поля і одночасно має місце охолодження суспензією зовнішньої сторони випромінювача ультразвукового поля Таким чином має місце введення нової ознаки, яка забезпечує наявність суттєвої ВІДМІНИ винаходу від прототипу та аналогів Ознака робочий орган виконаний у вигляді вертикально рухомої конусної головки з дугоподібними ребрами Робочий орган установлений під соплом, яке працює як гідродинамічний випромінювач, а максимально можлива інтенсивність ультразвукового поля регулюється вертикальним переміщенням сопла Відповідна інтенсивність кавітаційних процесів забезпечується турбулентним рухом суспензії, який забезпечує рухома конусна головка з дугоподібними ребрами Таким чином, основою інтенсифікації процесів активації суспензії за даною ознакою є кавітація Кавітаційний ефект в різних зонах установки руйнує тверді частини, які находяться в рідині, створює інтенсивні переміщення рідини, чим забезпечується якісне перемішування продуктів руйнування твердої фази з рідиною, ІНІЦІЮЮТЬСЯ або прискорюються різні фізичні і ХІМІЧНІ процеси суспензії Конусний відбивач забезпечує створення кавітаційної області з якої суспензія з визначеною частотою викидається із зони сопло-відбивач Пульсації кавітаційної області створюють переміщення поля швидкостей і тисків, які збуджують додаткові коливання відбивача і перфорованих дисків на їх власній частоті, що доповнює випромінювання в суспензії і підвищує інтенсивність ультразвукового поля і кавітації В даному випадку має місце введення нової ознаки, яка сприяє підвищенню якості суспензії Ознака випромінювач має на КІНЦІ вертикально рухоме сопло і закріплені на внутрішній стороні нахилені пластини Циліндрична форма випромінювача працює як концентратор ультразвукового поля за рахунок сходження хвильових фронтів фокусування звуку В цьому випадку має місце концентрація енергії 59688 ультразвукової хвилі, котра досягає максимальної величини в фокусі, співпадаючому з центром кривизни сходячого хвильового фронту При цьому здійснюється фокусування звукового тиску, коливальної швидкості частинок і інтенсивності звуку Для отримання особливо високих інтенсивностей дм ультразвука на речовину або рідину випромінюючим елементом повинна бути циліндрична полость зі спеціального сплаву з малим погашенням ультразвука, яка коливається на частоті резонансу по товщині Вона збуджується п'єзокерамічним перетворювачем, забезпечуючим ту ж резонансну частоту Для максимально можливої затримки суспензії в циліндричній зоні випромінювача ультразвукових хвиль передбачено закріплення на його внутрішній стороні нахилених пластин, які одночасно сприяють змішуванню складових суспензії В результаті такого конструктивного рішення, при малих енергетичних затратах забезпечується підвищення якості або збільшується продуктивність установки Сопло, як гідродинамічний випромінювач перетворює частину енергії турбулентної затопленої струмини рідини в енергію акустичних хвиль Робота сопла основана на генеруванні збуджень в рідкому середовищі у вигляді поля швидкостей і тисків при взаємодії витікаючої з нього струмини з перешкодами Ці збудження створюють зворотну дію на основу струмини у сопла, чим сприяють виникненню автоколивального режиму, що забезпечує появу стійкої кавітаційної зони В цьому випадку має місце введення нових ознак, які спрощують конструкцію установки і забезпечують підвищення якості суспензії Між приведеними новими ознаками мають місце нові типи зв'язків І взаємодії, що дозволяє забезпечувати управління процесами активації суспензії Зміною умов протікання кавітації, можна підсилювати або послаблювати різні кавітаційні ефекти, наприклад, з ростом частоти ультразвука збільшується роль мікропотоків і зменшується кавітаційна ерозія, зі збільшенням гідростатичного тиску в рідині зростає роль мікроударних впливів Збільшення частоти приводить до підвищення порогового значення інтенсивності, яка відповідає початку кавітації і т д На фігурі приведена схема установки для активації суспензії Установка для активації суспензії складається з герметичної ємності 1, установленої на амортизатори 2 зі скошеним днищем 3 і забезпеченої в нижній и частині вібратором 4, патрубком 5 для виведення суспензії з корковим краном 6, електропривода 7, який приводить в обертання вал 8, на який насаджені перфоровані диски 9, і конусної головки 10 з дугоподібними ребрами, яка з допо могою різьби може змінювати своє положення у вертикальній площині У верхній частині ємності розміщений патрубок 11 з корковим краном 12,який під'єднаний до вакуум насоса' ( не показаний) і патрубок 13 для подачі суспензії з корковим краном 14, який переходить в тефлонову трубку 15 з циліндричним випромінювачем 16, з нахиленими пластинами 17 і нагвинченим соплом 18,а на внутрішній поверхні наглухо під кутом закріплені конусний відбивач 19 з отворами 20 при основі і горизонтально установлені перфоровані перегородки 21 Установка працює таким чином Включаються вібратор 4, електропривод 7 і вакуум-насос (не показаний) В патрубок 13 для подачі суспензії при відкритому корковому крані 14 подається суспензія, яка під дією власної маси і різниці тиску, забезпеченого вакуумуванням герметичної ємності 1 через патрубок 11 при відкритому корковому крані 12 і закритому корковому крані 6 патрубка 5, поступає на нахилені пластини 17 тефлонової трубки 15 з циліндричним випромінювачем 16, а через сопло 18 попадає на конусну головку 10 з дугоподібними ребрами, яка обертається і, ударяючись у відбивач 19, опускається на верхню нерухому перфоровану перегородку 21 Далі захоплена відцентровою силою диска 9, який обертається, насадженого на вал 8, проходить через нього на чергову нерухому перфоровану перегородку 21 і в КІНЦІ попадає на скошене днище З, де накопичується і по мірі накопичення видаляється через патрубок 5 шляхом відкриття коркового крана Активація суспензії має місце при проходженні через тефлонову трубку 15 з циліндричним випромінювачем 16 і пластинами 17, які забезпечують уповільнення руху, збільшують шлях проходження суспензії в границях випромінювача 16 і додаткове перемішування суміші, при проходженні через сопло 18, при виході з якого має місце явище кавітації, а саме по собі сопло 18 грає роль гідродинамічного випромінювача при одержанні складного обертового руху за рахунок конусної головки 10 з дугоподібними ребрами, яка обертається, ударах твердих частинок суспензії та рідин по нахиленому відбивачу 19 та кавітації, в процесі проходження через нерухомі перегородки і рухомі перфоровані диски, за рахунок вакуумування і дії вертикальної низькочастотної вібрації По закінченню активації суспензії виключаються вібратор 4, електропривод 7 і вакуумнасос (не показаний) Промивка установки проводиться аналогічним способом Використання установки дозволяє підвищити якість активації суспензії з одночасним спрощенням її конструкції і скороченням часу активації за рахунок и інтенсифікації 59688 Комп'ютерна верстка Л Ціхановська Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна