Ультразвуковий диспергатор

1. Ультразвуковий диспергатор, що містить корпус пристрою, вихрову камеру з входом активного диспергуючого компонента-газу (далі - АДК-г), патрубок подачі пасивного диспергуючого компонента-рідини (далі - ПДК-р), який розташований по осі вихрової камери, крім того, пристрій має об'ємну зону ультразвукового диспергування компонентів (далі - ОЗ-УЗ-ДК), який відрізняється тим, що ОЗ-УЗ-ДК розташована поза вихровою камерою, корпус пристрою виконаний у вигляді вихрової камери, причому вхід АДК-г у вихрову камеру розташований тангенціально, при цьому патрубок подачі ПДК-р жорстко укріплений в підставі корпусу, а його вільний кінець розташований зовні вихрової камери в зоні ОЗ-УЗ-ДК і на ньому розташований акустичний ультразвуковий випромінювач (далі - АУЗВ), крім того, пристрій U 2 (19) 1 3 Відомий «Розпилювач рідини» (Авт. св. СРСР № 1426648, МПК-4 В05В 3/12, 17/00, опубл. 30.09.1988 р., бюл. 36, 1988 p.). Недоліком відомого пристрою є наявність п’єзокерамики і електричного генератора УЗколивань, що знижує експлуатаційну надійність пристрою. Відомий «Вібраційний розпилювач» (Авт. св. СРСР № 1437101, МПК-4 В05В 17/06, опубл. 15.11.1988 р., бюл. 42, 1988 р.). Недоліком відомого пристрою є наявність п’єзобиморфа і електричного генератора ВЧКОЛЕБАНІЙ, що знижує експлуатаційну надійність пристрою. Відомий «Пристрій для ультразвукового розпилювання рідкого середовища» (Авт. св. СРСР № 1683205, МПК-5 В05В 17/06, опубл. 29.01.1990 р., бюл. 37, 1990 p., ДСП). Недоліком відомого пристрою є наявність електричного генератора УЗ-коливань, що знижує експлуатаційну надійність пристрою. Відомий «Ультразвуковий пристрій для розпилювання рідких середовищ» (Авт. св. СРСР № 1674423, МПК-5 В05В 17/06, опубл. 14.07.1989 р., бюл. 32, 1989 p., ДСП). Недоліком відомого пристрою є наявність електричного генератора УЗ-коливань, що знижує експлуатаційну надійність пристрою. Відомий «Пристрій для розпилювання рідини» (Авт. св. СРСР № 1438850, МПК-4 В05В 17/06, опубл. 23.11.1988 р., бюл. 43, 1988 р., ДСП). Недоліком відомого пристрою є наявність магнітострикційного перетворювача і електричного генератора УЗ-коливань, що знижує експлуатаційну надійність пристрою. Відомий «Ультразвуковий інгалятор» (Авт. св. СРСР № 1623663, МПК-5 А61М 11/00, 15/00, опубл. 30.01.1991 р., бюл. 4, 1991 p.). Недоліком відомого пристрою є наявність електричного генератора ВЧ-КОЛЕБАНІЙ, що знижує експлуатаційну надійність пристрою. Відомий «Пристрій для створення акустичних коливань в проточному середовищі» (Авт. св. СРСР № 1580637, МПК-5 B01f 7/28, В06В 1/18, бюл. 27, 1990 p., ДСП). Недоліком відомого пристрою є його невисока експлуатаційна надійність, зважаючи на наявність рухомих частин. Відомий «Акустичний гомогенізатор» (Авт. св. СРСР № 1493299, МПК-4 B01F 11/02, В01 D 19/00, опубл. 15.07.1989 р., бюл. 26, 1989 p.). Недоліком відомого пристрою є наявність п'єзоелектричного перетворювача і електричного генератора УЗ-коливань, що знижує експлуатаційну надійність пристрою. Відома «Установка для діспергування суспензій» (Авт. св. СРСР № 1507446, МПК-4 В02С 19/18, В28с 5/46, опубл. 15.09.1989 р., бюл. 34, 1989 р.). Недоліком відомого пристрою є наявність п'єзоелектричного перетворювача і електричного генератора УЗ-коливань, що знижує експлуатаційну надійність пристрою. 62102 4 Відомий «Диспергатор-змішувач» (Авт. св. СРСР № 1676814, МПК-5 В28С 5/46, опубл. 15.09.1991 р., бюл. 34, 1991 p.). Недоліком відомого пристрою є наявність п’єзокерамичних випромінювачів і електричного генератора УЗ-коливань, що знижує експлуатаційну надійність пристрою. Відомий «Диспергатор» (Авт. св. СРСР № 1620309, МПК-5 В28С 5/46, опубл. 15.01.1991 р., бюл. 2, 1991 р.). Недоліком відомого пристрою є наявність магнітострикційних випромінювачів і електричного генератора УЗ-коливань, що знижує експлуатаційну надійність пристрою. Найбільш близьким по технічній суті і технічному результату, що досягається, є «Ультразвуковий пристрій для отримання суспензій і емульсій» (Авт. св. СРСР № 827139, МПК-3 B01F 11/02, В06В 1/18, опубл. 07.05.81 p., бюл. 17, 1981 p.), що містить корпус, патрубок подачі перегрітої пари і співвісні розміщені в корпусі сопло, вкладиш з гвинтовою нарізкою і осьовим отвором і вихрову камеру, причому сопло закріплене в осьовому отворі вкладиша, а патрубок подачі перегрітої пари встановлений коаксіально усередині сопла. Недоліком найближчого аналога є конструктивна складність пристрою і невисока ефективність роботи пристрою з огляду на те, що зона диспергування компонентів розташована усередині вихрової камери, що приводить до функціональної залежності продуктивності пристрою від розміру вихрової камери. Задачею корисної моделі є розробка нового ультразвукового диспергатора із зовнішньою зоною диспергування компонентів з досягненням технічного результату - спрощення конструкції пристрою і підвищення ефективності його роботи. Поставлена задача досягається тим, що в «Ультразвуковому диспергаторі», що включає корпус пристрою, вихрову камеру з входом активного диспергуючого компонента-газу (далі - АДК-г), патрубок подачі пасивного диспергованого компонента-рідини (далі - ПДК-р), який розташований по осі вихрової камери, крім того, пристрій має об'ємну зону ультразвукового диспергування компонентів (далі - ОЗ-УЗ-ДК), ОЗ-УЗ-ДК розташована поза вихровою камерою, корпус пристрою виконаний у вигляді вихрової камери, причому вхід АДК-г у вихрову камеру розташований тангенціально, при цьому патрубок подачі ПДК-р жорстко укріплений в основі корпусу, а його вільний кінець розташований зовні вихрової камери в зоні ОЗ-УЗ-ДК і на ньому розташований акустичний ультразвуковий випромінювач (далі АУЗВ), крім того, пристрій додатково містить відбивач АДК-г, укріплений на верхній частині корпусу, зовнішня поверхня якого виконана у вигляді квадратних в плані еквідистантних проточок пилкоподібного профілю, при цьому вихрова камера має кільцеподібний вихідний отвір, утворений внутрішньою поверхнею напрямної трубки АДК-г, укріпленої у вихідному отворі вихрової камери, і зовнішньою циліндровою поверхнею патрубка подачі ПДК-р, крім того, ОЗ-УЗ-ДК утворена за рахунок ультразвукових коливань АДК-г між 5 відбивачем АДК-г і АУЗВ, а АУЗВ виконаний у вигляді насадки з конічною і циліндровою частями і з центральним крізним отвором, при цьому в циліндровій частині АУЗВ виконаний, щонайменше, один крізний канал, розташований по діаметру випромінювача, а на конічній частині насадки розташована кільцева проточка пилкоподібного профілю, крім того, зверху центрального крізного отвору АУЗВ розташований регулятор витрати ПДК-р, виконаний у вигляді гвинта з конічним закінченням різьбової частини. Суттєвими ознаками пристрою, що заявляється, співпадаючими з найближчим аналогом, є наступні ознаки: - корпус пристрою; - вихрова камеру з входом АДК-г; - патрубок подачі ПДК-р; - патрубок подачі ПДК-р розташований по осі вихрової камери; - пристрій має ОЗ-УЗ-ДК. Відмітними від найближчого аналога суттєвими ознаками пристрою, що заявляється, є наступні ознаки: - ОЗ-УЗ-ДК розташована поза вихровою камерою; - корпус пристрою виконаний у вигляді вихрової камери; - вхід АДК-г у вихрову камеру розташований тангенціально; - патрубок подачі ПДК-р жорстко укріплений в підставі корпусу; - вільний кінець патрубка подачі ПДК-р розташований зовні вихрової камери в зоні ОЗ-УЗ-ДК; - на вільному кінці патрубка подачі ПДК-р розташований АУЗВ; - пристрій додатково містить відбивач АДК-г; - відбивач АДК-г укріплений на верхній частині корпусу; - зовнішня поверхня відбивача виконана у вигляді квадратних в плані еквідистантних проточок пилкоподібного профілю; - вихрова камера має кільцеподібний вихідний отвір; - у вихідному отворі вихрової камери укріплена трубка напрямної АДК-г; - кільцеподібний вихідний отвір утворений внутрішньою поверхнею напрямної трубки АДК-г і зовнішньою циліндровою поверхнею патрубка подачі ПДК-р. Приватними відмітними від найближчого аналога суттєвими ознаками пристрою, що заявляється, є наступні ознаки: - ОЗ-УЗ-ДК утворена за рахунок ультразвукових коливань АДК-г між АДК-г і АУЗВ; - АУЗВ виконаний у вигляді насадки з конічною і циліндровою частинами і з центральним крізним отвором, при цьому в циліндровій частині насадки виконаний, щонайменше, один крізний канал, розташований по діаметру АУЗВ, а на конічній частині насадки розташована кільцева проточка пилкоподібного профілю, крім того, зверху центрального крізного отвору АУЗВ розташований регулятор витрати ПДК-р, виконаний у вигляді гвинта з конічним закінченням різьбової частини. 62102 6 Між суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, і технічним результатом, який досягається, існує наступний причиннонаслідковий зв'язок. Дійсно, досягнення указаного технічного результату - спрощення конструкції пристрою і підвищення ефективності його роботи - можливо тільки при здійсненні всіх ознак, вказаних у формулі корисної моделі. Наприклад, виконання корпусу у вигляді вихрової камери і тангенціальне введення АДК-г дозволяє підвищити енергетику процесу створення ОЗ-УЗ-ДК. ОЗ-УЗ-ДК розташована зовні вихрової камери, тому її об'єм не залежить від розмірів вихрової камери, в результаті зона диспергування компонентів - АДК-г і ПДК-р - також знаходиться поза вихровою камерою, що виключає функціональну залежність продуктивності пристрою від розміру вихрової камери, як це спостерігається в найближчому аналогу. Крім того, ОЗ-УЗ-ДК утворюється за рахунок збудження стійких ультразвукових коливань АДК-г між АУЗВ і відбивачем АДК-г, причому конструктивно АУЗВ і відбивач АДК-г є простими і надійними елементами пристрою. Технічне рішення, що заявляється, дозволяє використовувати його при розробці і виробництві ультразвукових диспергаторів для приготування різних мілкодисперсних рідких середовищ, наприклад, паливо-повітряних сумішей, гомогенних і мілкодисперсних емульсій і суспензій. Можливість здійснення корисної моделі, що заявляється, підтверджується нижчеприведеним описом її практичної реалізації і ілюструється кресленням. На фіг. 1 зображений розріз пристрою, що заявляється. Ультразвуковий диспергатор включає корпус пристрою 1, виконаний у вигляді вихрової камери 2. Вихрова камера 2 має тангенціально розташований вхід 3 активного диспергуючого компонента-газу (далі - АДК-г). Патрубок 4 подачі пасивного диспергуємого компонента-рідини (далі - ПДК-р), розташований по осі вихрової камери і жорстко укріплений в підставі корпусу 1. Вільний кінець 5 патрубка 4 розташований зовні вихрової камери. На вільному кінці 5 патрубка 4 укріплений акустичний ультразвуковий випромінювач 6 (далі АУЗВ). Зверху вихрової камери 2 розташований відбивач 7 АДК-г, який є кришкою вихрової камери 2. Зовнішня поверхня 8 відбивача АДК-г 7 виконана у вигляді квадратних в плані еквідистантних проточок пилкоподібного профілю. У вихідному отворі 9 вихрової камери 2 розташована трубка напрямної 10 для виходу АДК-г. Вихрова камера 2 має кільцеподібний вихідний отвір 11, утворена внутрішньою поверхнею напрямної трубки 10 АДК-г і зовнішньою циліндровою поверхнею патрубка 4 подачі ПДК-р. 7 62102 АУЗВ 6 виконаний у вигляді насадки з конічною 12 і циліндровою 13 частинами і з центральним крізним отвором 14. У циліндровій частині 13 АУЗВ 6 виконаний, щонайменше, один крізний канал 15, розташований по діаметру АУЗВ 6. На конічній частині 12 АУЗВ 6 розташована кільцева проточка 16 пилкоподібного профілю. Зверху центрального крізного отвору 14 АУЗВ 6 розташований регулятор витрати ПДК-р, виконаний у вигляді гвинта 17 з конічним закінченням різьбової частини 18. Об'ємна зона 19 ультразвукового диспергування компонентів (далі - ОЗ-УЗ-ДК) утворена за рахунок збудження стійких ультразвукових коливань АДК-г між АУЗВ 6 і відбивачем 7 АДК-г. Пристрій, що заявляється, працює таким чином. АДК-г під надмірним тиском 1,5-2,5 ати подають через тангенціальний вхід 4 всередину вихрової камери 2. Потік АДК-г закручується усередині вихрової камери 2, при цьому потік АДК-г переходить з більшого діаметра (рівного внутрішньому діаметру вихрової камери 2) на значно менший діаметр (рівний середньому діаметру кільцеподібного вихідного отвору 11), що приводить згідно закону Бернуллі до значного збільшення швидкості потоку АДК-г і зменшення тиску потоку АДК-г в кільцеподібному вихідному отворі 11 не тільки в порівнянні з тиском потоку АДК-г на вході у вихро Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 8 ву камеру 2, але і в порівнянні з тиском середовища зовні пристрою, що заявляється. Далі потік АДК-г виходить з кільцеподібного вихідного отвору 11 і потрапляє в ОЗ-УЗ-ДК 18, в якій відбувається генерування ультразвукових коливань АДК-г між конічною частиною 12 АУЗВ і відбивачем 7 АДК-г, причому в цій зоні утворюється стояча об'ємна хвиля з частотою ультразвукових коливань в декілька десятків кГц. Крім того, знижений тиск (розрідження) на виході кільцеподібного вихідного отвору 11 приводить до ежекції ПДК-р з центрального крізного отвору 14 і крізного каналу 15 в зону ОЗ-УЗ-ДК. ПДК-р в зоні ОЗ-УЗ-ДК піддається дії могутнього ультразвукового об'ємного поля і диспергує на найдрібніші частинки - від 5,0 до 20 мкм (залежно від необхідних параметрів диспергації, матеріалу ПДК-р, тиску АДК-г і інших параметрів). За допомогою регулятора витрати ПДК-р, виконаної у вигляді гвинта 17, регулюють продуктивність пристрою, що заявляється, по диспергації ПДК-р. Таким чином, диспергатор, що заявляється, дозволяє отримати стійкий факел розпорошеної мілкодисперсної рідини. Враховуючи вищевикладене, можна зробити висновок, що задача, поставлена в заявленій корисній моделі, - розробка нового ультразвукового диспергатора із зовнішньою зоною диспергування компонентів - виконана з досягненням технічного результату - спрощення конструкції пристрою і підвищення ефективності його роботи. 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