Диспергатор-змішувач

Диспергатор-змішувач, який включає розміщену на амортизаторах вертикальну циліндричну ємність з установленими в ній по висоті мембранами тарілчастої форми з пружного матеріалу, кінець верхньої і нижньої з яких закріплені з допомогою кільцевої прокладки, змонтований на випуклій стороні мембрани магнітострикційний перетворювач, патрубки введення і виведення суспензії з корковим краном, розміщені ВІДПОВІДНО в верхній частині ємності і в нижній по и центральній осі, який відрізняється тим, що він забезпечений гідродинамічними випромінювачами, ємність виконана із секцій з розміщеною між ними шайбою з виступною всередину частиною, а кожна мембрана виконана із Винахід відноситься до установок для активації дисперсних сумішей, інтенсифікації процесів диспергування твердих частинок та змішування їх з рідиною, які використовуються в будівельній, електротехнічній, харчовій та ш промисловості, а також може бути використаний для інтенсифікації ХІМІЧНИХ процесів, кристалізації в рідині, біологічної обробки рідин Відома установка для активацій цементу, яка містить установлену на основі за допомогою амортизаторів раму з вібраторами, герметичну ємність з розташованими в ній трубопроводом і гідродинамічним випромінювачем, патрубками для введення і виведення цементної суспензії і подачі надмірного тиску (а с №643346 Кп В28С5/46 надрук в Б В №3 1973р) Недоліками цієї установки є потреба в надмірному тиску для забезпечення роботи гідродинамічних випромінювачів, значна витрата води, значні габарити по висоті Відома установка для активації цементної су 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 в 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 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 спензії, яка містить герметичну ємність на амортизаторах, забезпечену фігурними секціями, які з'єднані поміж собою і складають герметичний об'єм, підключені до вакуумного насосу, з установленими в ньому послідовно по центру магнітострикційними перетворювачами з мембранами і п'єзокерамічними випромінювачами з тефлоновими трубками, ротпі-шованими під ним паралельно нахиленим стінкам фігурних секцій (а с №1065214, Кп В28С5/46, надрук в Б В №1 1984р) Недоліками цієї установки є недостатня ступінь диспергування суспензії і змішування дисперсної суміші, низька продуктивність із-за великої протяжності шляхів переміщення суспензії трудомісткість у виготовленні фігурних секцій значні витрати води і електроенергії Відомий також пристрій для активації цементної суспензії, який забезпечений закріпленими у днищі магнітострикційними перетворювачами з установленою паралельно валам мембраною, випромінюючою ультразвук, причому вали викона о (О 60420 мембраною сусідньої камери, причому в зонах ні різношвидкісними, з яких високошвидкіснии вал контакту мембран виконані отвори, в яких за довиконаний із закріпленими на ньому дисками, що помогою прокладок і гайки розміщені гідродинамічергуються із шайбами, а низько швидкісний - у чні випромінювачі, а кільцева прокладка має попевигляді пустотілого барабана з кільцевими канавречний розтин в вигляді швелера, між полицями ками для входу дисків високошвидкісного валу (а якої розміщені КІНЦІ мембрани, при цьому нижня с №1175720, Кл B28G5/14, надрук в Б В №32, полиця швелера опирається на виступаючу части1985р) ну шайби, а нижня мембрана нижньої камери опиНедоліками цього пристрою є рається випуклою частиною через прокладку на недостатня ступінь диспергування твердих чаднищі ємності і має отвір, в якому розміщений вістинок та їх змінювання льний кінець патрубка виведення суспензії, привідсутність умов для утворення явищ кавітації чому патрубок введення суспензії закріплений на відсутність умов використання гідродинамічноЗОВНІШНІЙ стороні верхньої частини мембрани верго випромінювання та кавітаційних явищ супутніх хньої камери, в якій розміщений центрально і жорйому при наявності турбулентного руху в суспензії стко закріплений магнітострикційний перетворюВідома також установка для активації цементвач, при цьому діаметр мембрани середньої ної суспензії, яка забезпечена випромінювачами в камери відповідає внутрішньому діаметру шайби кожній секції, які виконані в вигляді вертикально установленої по осі ємності, відкритої з торців труЗагальними з прототипом є розміщена на бки з напівциліндричних мембран з прикріпленими амортизаторах циліндрична ємність з установледо їх ЗОВНІШНІХ стінок магнітострикційними переними в ній по висоті мембранами тарілчастої фортворювачами і концентратора хвиль, який СПІВВІСми з пружного матеріалу, КІНЦІ верхньої і нижньої з но входить знизу всередину трубки, до торця якого яких закріплені з допомогою кільцевої прокладки, прикріплений магнітострикційний перетворювач з змонтований на випуклій стороні NfeM-брани магакустичним зворотнім зв'язком, причому мембрани нітострикційний перетворювач, патрубки введення з'єднані між собою і з поділяючими перегородкаі виведення суспензії з корковими кранами, розміми, фігурними і кільцевими вставками з пружного щеними ВІДПОВІДНО в верхній частині ємності і в матеріалу (а с №1196276, Кп В28С5/14, надрук нижній по її центральній осі в Б В №45, 1986р) Конструктивне рішення установки забезпечує ряд суттєвих переваг перед аналогами і прототиНедоліками установки є пом швидкий знос ущільнюючих фігурних прокладок працюючих в зоні кавітації 1 Суттєва ознака, „ ємність виконана із секнизька продуктивність в зв'язку з частими поцій з розміщеною між ними шайбою з виступаючою точними ремонтами, всередину частиною " значні затрати електроенергії на живлення Розділення ємності на секції забезпечує просшести магнітострикційних перетворювачів, тоту збирання і розбирання установки, спрощує процес заміни нижньої амортизуючої кільцевої значні габаритні розміри по висоті прокладки Виступаюча частина шайби всередину В якості прототипу прийнята „Установка для ємності г помічною для укладки цієї прокладки і активації цементної суспензії" по а с №1451027, упором для мембрани, що дозволяє виключити Кп В28С 5/46, надрук в Б В №2, 1989р , яка закріплення кільцевого упора з внутрішньої сторони безпечена воронками, кожна з яких розміщена під ємності Таке технічне рішення дозволяє виконумембраною і змонтована в ємності з допомогою вати ремонтні роботи при частковому розбиранні кільця і прокладки, установленої паралельно осі установки Воно визначає вибір конструкції мемємності, тягою з кульковими клапанами, один з брани, їх стиковку і надійність з'єднання між сояких розміщений в кришці ємності, а кожний з побою, дальших - в днищі мембрани виконаної тарілчастої форми з перфорованим відігнутим краєм В ємно2 Суттєва ознака „ кожна мембрана виконасті установлені магнітострикційні перетворювачі, на із двох частин з утворенням камер, випуклі патрубки для введення і виведення суспензії, штумембрани кожної з яких звернена в протилежні цер для з'єднання з вакуумною системою сторони і контактують з мембраною сусідньої камери, причому в зонах контакту мембран виконані Недоліками прототипу є отвори, в яких розміщені гідродинамічні випронедостатня ступінь диспергування твердих чамінювачі " Таким чином, мають місце два сферистинок суспензії, чних концентратори, які забезпечують збільшення низька продуктивність установки, інтенсивності ультразвуку в центральній частині ненадійність роботи клапанів, складність їх простору Дія КОЖНОГО З концентраторів основана очистки і ремонту, на фокусуванні звуку по типу рефлектора, оскільки значні енергетичні затрати відсутнє поглинання ультразвукових хвиль в матеЗадачею винаходу є підвищення якості суріалі рефлектора і практично повне їх відбивання спензії, продуктивності установки і зниження енердозволяє майже всю енергію ультразвукового вигетичних затрат промінювача сконцентрувати в фокальній області Задача досягається тим, що диспергаторМембрани виготовлюються з електромеханічне змішувач з гідродинамічними випромінювачами, активних матеріалів і є частиною сферичної обоємність виконана із секцій з розміщеною між ними лонки Вони працюють на резонансній частоті кошайбою з виступаючою всередину ємності частиливань по товщині, яка може бути від декількох ною, а кожна мембрана виконана із двох частин з сотень кГц до кількох МГц утворенням камер, випуклі мембрани кожної з яких звернені в протилежні сторони і контактують з Зміщення фокусу за пороги камери дозволяє 60420 створити більшу фокальну область у гідродинамічних випромінювачів, що, в складі з турбулентним рухом суспензії, при виході з гідродинамічних випромінювачів, забезпечує підсилення кавітації головного фактора диспергування твердих частинок в рідині та змішування їх з рідиною Таке конструктивне рішення дозволило забезпечити підвищення якості диспергування і змішування при менших енергетичних затратах 3 Суттєва ознака „ ємність виконана із секцій з розміщеною між ними шайбою з виступаючою всередину ємності частиною нижня мембрана нижньої камери опирається випуклою частиною через прокладку на днищі ємності і має отвір " Таке технічне рішення - упор на шайбу з виступаючу всередину частиною і днище (через прокладку) забезпечує СТІЙКІСТЬ нижньої мембрани, яка є опорою для решти мембран Центральні отвори забезпечують кріплення всіх мембран по осі установці гідродинамічних випромінювачів, В результаті має місце жорстка система мембран, ультразвукові коливання яких не передаються на ємність 4 Суттєва ознака „ в зонах контакту мембран виконані отвори, в яких за допомогою прокладок і гайки розміщені гідродинамічні випромінювачі " Гідродинамічні випромінювачі, крім свого прямого призначення, є з'єднувальним елементом між мембранами Жорстке з'єднання мембран з їх допомогою, в свою чергу, забезпечує не тільки передачу ультразвукових коливань з мембрани на мембрану, але і сприяє концентрації цих коливань на самих гідродинамічних випромінювачах за рахунок збільшення амплітуди коливального зміщення частинок випромінювача в результаті зменшення його поперечного розтину у ВІДПОВІДНОСТІ з законом збереження КІЛЬКОСТІ руху Якщо врахувати наявність власного випромінювання ультразвукових хвиль іншого напрямку гідродинамічним випромінювачем і наявність турбулентного руху суспензії, то таке технічне рішення забезпечує підсилення гідродинамічних збурень у вигляді сильних імпульсів стиску (мікроударних хвиль) і мікропотоків Таким чином, утворюється сприятливі умови для виникнення кавітації в результаті чого тверді частинки піддаються особливо інтенсивній активації в кавітаційній області, що приводить до швидкого їх руйнування і інтенсивного змішування з рідиною 5 Суттєва ознака „ кільцева прокладка має поперечний розтин в вигляді швелера, між полицями якої розміщені КІНЦІ мембрани діаметр мембрани середньої камери відповідає внутрішньому діаметру шайби " Зменшення діаметра мембран середньої камери викликано необхідністю забезпечення проміжку між стінкою ємності і ребром їх країв Роль шайби - стиснути мембрани (які виконані не тільки з електромеханічно активного, але і пружного матеріалу), і забезпечують надійне стикування їх країв, де мають місце заглиблення (на нижніх мембранах) виступи, що відповідають їм (на верхніх мембранах), для забезпечення додаткової надійності стикування Роль верхньої амортизаційної кільцевої прокладки також особлива як і нижня, вона ізолює систему, яка піддається коливанням, від ємності і забезпечує використання мембрани з вхідним патрубком в якості кришки ємності 6 Суттєва ознака „ верхньої камери, в якій розміщені центрально і жорстко закріплені магнітострикційний перетворювач " Таке рішення магнітострикційного перетворювача з мембраною забезпечує його охолодження суспензією, яка поступає по патрубку і використання цієї мембрани в якості кришки, а також забезпечує роботу магнітострикційного перетворювача у ВІДПОВІДНОСТІ з вимогами техніки безпеки і охорони праці На фіг 1 приведений диспергатор-змішувач в розтині, на фіг 2 - гідродинамічний випромінювач Диспергатор-змішувач складається з циліндричної гмності І установленої на амортизаторах 2 і виконаної в вигляді верхньої 3 і нижньої 4 циліндричних секцій, між якими жорстко закріплена шайба 5 і виступом до середини ємності 1, на якій, з допомогою амортизуючої кільцевої прокладки 6 швелерного поперечного розтину, надітій на плоскі краї нижньої коливальної камери, яка складається з двох центрально розміщених тарілчастих мембран, випуклі сторони яких звернені в протилежні сторони - нижня мембрана 7 з центрально і жорстко закріпленим вихідним патрубком 8 забезпеченим корковим краном 9, опертій центральною частиною, за допомогою фігурної амортизаційної прокладки 10, на днищі 11 і верхньої мембрани 12 з центральним отвором 13, співпадаючим з таким же отвором нижньої мембрани 14 аналогічної середньої камери в якій, за допомогою прокладок 15 і 16 і гайки 17, установлений гідродинамічний випромінювач 18, при цьому діаметри мембран цієї камери відповідає внутрішньому діаметру шайби 19 під якою, за допомогою амортизуючої кільцевої прокладки 20 швелерного поперечного розтину, надітої на плоскі краї аналогічної верхньої камери, нижня мембрана 21 якої аналогічно стикується з верхньою мембраною 22 середньої камери гідродинамічним випромінювачем 23, а її верхня мембрана 24 забезпечена центрально і жорстко закріпленим до її внутрішньої сторони магнітострикційним перетворювачем 25 і за його основою, з зовнішньої випуклої сторони цієї мембрани - вхідним патрубком 26 з корковим краном 27 Диспергатор-змішувач працює таким чином При відкритому корковому крані 27 і частково відкритому корковому крані 9 вихідного патрубку 8 і включеному магнітострикційному перетворювачі 25 під надлишковим тиском по патрубку 26 подається суспензія, яка заповнює простір між верхньою 24 і нижньою 21 мембранами верхньої камери і піддається ультразвуковій обробці і кавітаційній дії, а також охолоджує магнітострикційний перетворювач 25 Далі, в процесі проходження через гідродинамічний випромінювач 23 суспензія піддається додатковій активації і змішуванню твердих дисперсних частинок з рідиною в ультразвуковому полі другого напрямку Аналогічним чином суспензія піддається обробці ультразвуком і кавітацією в середній і нижній 60420 камерах і при проходженні через гідродинамічний випромінювач 18 Через вихідний патрубок 8 суспензія, яка пройшла процеси диспергування, змішування і активації, видаляється для подальшого використання В процесі роботи установки коркові крани 27 вхідного патрубку 26 і 9 вихідного патрубку 8 є регулятором подачі і видалення суспензії При закінченні роботи аналогічним чином установка промивається, після чого виключається магнітострикційний перетворювач При поновленні роботи процеси повторюються По даним експериментальних лабораторних досліджень питома поверхня низькомарочного Комп'ютерна верстка О Воробей 8 цементу обробленого на лабораторній установці, що замовлялась, на протязі 1,5хв Підвищилася на 25% а 2,0хв - на 30,8%, а цементу середньої марочності ВІДПОВІДНО на 19,3% і 22,9%, що в першому випадку на 8,2-8,8% а в другому випадку на 7,07,8% вище показників питомої поверхні при аналогічній обробці тих же цементів на установці - прототипі При порівнянні одержаних результатів однакової активності цементу після його обробки, продуктивність диспергатора-змішувача підвищується на 7,0-9,0% Затрати електроенергії знижуються в 3-4 рази Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119