Активатор суспензій та рідин

Активатор суспензій та рідин, який містить герметичну ємність, установлену на амортизаторах, з боковими кришками, мембрану з магнітострикційним перетворювачем, вузли кріплення мембран та концентраторів на бокових кришках та запірно-роздавальну арматуру, який відрізняється тим, що він утримує герметичну, вертикально установлену нижню циліндричну секцію і верхню конусну секцію ємності з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном, днищем, установленим на амортизаторах, з центральним вихідним патрубком, обладнаним корковим краном і боковими кришками між якими в нижній її частині горизонтально і симетрично уста U 1 3 ної суспензії, який забезпечений закріпленими у днищі магнітострикційними перетворювачами з установленою паралельно валам випромінюючою ультразвук, причому вали виконані різношвидкісними, з яких високошвидкісний вал виконаний із закріпленими на ньому дисками, що чергуються із шайбами, а низькошвидкісний - у вигляді пустотілого барабана з кільцевими канавками для входу дисків високошвидкісного вала [а.с. №1175720, Кл. В28С5/46, опубл. в Б.В. №32, 1985р.]. Недоліками цього пристрою є: - недостатня ступінь диспергування твердих частинок та їх змішування; - відсутність умов для утворення явищ кавітації; - відсутність умов використання гідродинамічного випромінювання та кавітаційних явищ супутніх йому при наявності турбулентного руху в суспензії. Відома також установка для активації цементної суспензії, яка забезпечена випромінювачами в кожній секції, які виконані у вигляді вертикально установленої по осі ємності, відкритої по торцям трубки з напівциліндричних мембран прикріпленими до їх зовнішніх стінок магнітострикційними перетворювачами і концентратора хвиль, який співвісно входить знизу всередині трубки, до торця якого прикріплений магнітострикційний перетворювач з акустичними зворотним зв'язком, причому мембрани з'єднані між собою і з розділяючими перегородками, фігурними і кільцевими вставками з пружного матеріалу [а.с. №1196276, Кл.В28С5/46, опубл. в Б.В. №45,1986p.]. Недоліками установки є: - швидкий знос ущільнюючих фігурних прокладок працюючих в зоні кавітації; - 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. №1451027, Кл. В28С5/46, опубл. в Б.В. №2, 1989p.], яка забезпечена воронками, кожна з яких розміщена під мембраною і змонтована в 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 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" [патент України №60420, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. №10, 2003p.], який забезпечений гідродинамічними випромінювачами, ємність виконана із секцій з розміщеною між ними шайбою з виступаючою всередину ємності частиною, а кожна мембрана 48574 4 виконана із двох частин з утворенням камер, випуклі мембрани кожна з яких звернена в протилежні сторони і контактують з мембраною 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 опирається на виступаючу частину шайби, а нижня мембрана нижньої камери опирається випуклою частиною через прокладку на днищі ємності і має отвір, в якому розміщений вільний кінець патрубку виведення 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. Недоліками активатора - змішувача є: - малоефективна робота гідродинамічних випромінювачів; - швидкий знос робочої частини гідродинамічного випромінювача і потреба в їх заміні, що знижує продуктивність установки; - зовнішня поверхня установки піддається ультразвуковій вібрації, так як магнітострикційний перетворювач кріпиться до нижньої сторони кришки, що знижує рівень техніки безпеки обслуговуючого персоналу. Як найближчий аналог, прийнятий "Змішувачдиспергатор" [патент України №42320, Кл. В28С5/46, опубл. в Бюл. №9, 2001p.], який забезпечений горизонтально розміщеною і з'єднаною з корпусом ємності, за допомогою прокладки і упорів, рамою, мембрани розміщеної концентрично відносно одна від одної і симетрично відносно вертикальної осі ємності, виконані з зовнішньою і внутрішньою поверхнями в вигляді з'єднаної циліндричної і площинної поверхонь, причому зовнішня мембрана жорстко закріплена до рами і за допомогою торцевих кільцевих прокладок вільно розміщена на упорах, жорстко закріплених до кришок, при цьому мембрана з'єднана зовнішньою поверхнею з внутрішньою поверхнею зовнішньої мембрани з зазором відносно кришок і виконана з повздовжно розміщеними прорізями, а перетворювач установлений симетрично внутрішньої осі ємності і жорстко закріплений на зовнішній площині поверхні зовнішньої мембрани. Недоліками прототипу є: - складність експлуатації мембран; - недостатня ступінь активації твердих частинок суспензії та змішування продуктів руйнування з рідиною. Задачею корисної моделі є підвищення якості суспензії та удосконалення конструкції установки. Задача досягається тим, що активатор суспензій та рідин утримує герметичну, вертикально установлену нижню циліндричну секцію і верхню конусну секцію ємності з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком, обладнаним корковим краном, і боковими кришками між якими в нижній її частині горизонтально і симетрично установлені два основні циліндричні концентратори на 5 амортизуючих прокладках, розміщених на упорах бокових кришок, які по горизонтальній осі з'єднані між собою перемичкою, розміщеною на амортизаційних прокладках установлених на упорах, над якою обидва концентратора забезпечені отворами і під нею - отворами з внутрішньої сторони та центральними отворами, а в нижній частині жорстко об'єднані мембраною, яка опирається на амортизаційні прокладки, розміщені на упорах бокових кришок, з верхньої сторони якої центрально і симетрично закріплений магнітострикційний перетворювач. А в верхній ємності в конусній секції розміщений додатковий циліндричний концентратор з центральним отвором великого діаметра і нижніми центральними отворами, який опирається на два основні циліндричні концентратори з допомогою жорстко закріплених металевих прокладок, які установлені на амортизаційні прокладки, розміщені на упорах бокових кришок. Спільними ознаками активатора суспензій та рідин з прототипом є герметична ємність, установлена на амортизаторах, з боковими кришками, мембрана з магнітострикційним перетворювачем, вузли кріплення мембран та концентраторів на бокових кришках та запірно-роздавальна арматура. Конструктивне рішення активатора суспензій та рідин забезпечує ряд суттєвих відмінностей і переваг у порівнянні з відомими аналогами і прототипом, основними з яких є: 1. Заміна частини ознак новими, що указує на наявність суттєвих відмінностей: півциліндричні мембрани розміщені одна в другій замінені циліндричними мембранами розміщеними окремо одна від одної; отвори у вигляді прорізів мембран замінені круглими отворами, які працюють як циліндричні концентратори і гідродинамічні випромінювачі. 2. Введення нових ознак, що теж характеризує активатор суспензій та рідин, як установку суттєво відмінну від прототипу: перемичка, яка жорстко зв'язує циліндричні концентратори розміщені в нижній циліндричній секції; жорсткі прокладки, які жорстко зв'язують циліндричний концентратор верхньої конусної секції з основними циліндричними концентраторами; мембрана, яка забезпечена магнітострикційним перетворювачем і жорстко зв'язує основні циліндричні концентратори. 3. Частково нові сполучення ознак, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: ємність, яка складається з двох секцій; вертикально установлена ємність, яка складається з нижньої циліндричної та верхньої конусної, що обумовлено конструктивними рішеннями, замість горизонтально розміщеної циліндричної ємності у прототипі; циліндричні концентратори розміщені так, що з мембраною, перемичкою і жорсткими прокладками вони утворюють загальний концентратор ультразвукових коливань з розміщенням магнітострикційного перетворювача в нижній частині. 4. Враховуючи пп. 1, 2, і 3 конструктивним рішенням активатора суспензій та рідин забезпечує нові взаємоположення ознак та нові типи зв'язків і взаємодій між ознаками. На Фіг.1 і Фіг.2 приведені поперечний і повздо 48574 6 вжній розтин активатора суспензій та рідин. Активатор суспензій та рідин утримує герметичну, вертикально установлену нижню циліндричну секцію 1 і верхню конусну секцію 2 ємності з кришкою 3, забезпеченою центральним вхідним патрубком 4 з корковим краном 5, днищем 6, установленим на амортизаторах 7, з центральним вихідним патрубком 8, забезпеченим корковим краном 9, і боковими кришками 10 і 11 між якими в нижній її частині горизонтально і симетрично установлені два основні циліндричні концентратори 12 і 13 на амортизуючих прокладках 14 і 15, розміщених на упорах 16 і 17 бокових кришок 10 і 11, які по горизонтальній осі з'єднані між собою перемичкою 18, розміщеною на амортизаційних прокладках 19 і 20 установлених на упорах 21 і 22, над якою обидва концентратора забезпечені отворами 23 і під нею - отворами 24 і центральним отвором 25, а в нижній частині жорстко об'єднані мембраною 26, яка опирається на амортизаційні прокладки 27 і 28, розміщені на упорах 29 і 30 бокових кришок 10 і 11, з верхньої сторони якої центрально і симетрично закріплений магнітострикційний перетворювач 31, по периметру якого мембрана 26 забезпечена отворами 41, а в верхній частині ємності в конусній секції 2 розміщений додатковий циліндричний концентратор 32 з центральним отвором 33 великого діаметра і нижнім центральним отвором 34, який опирається на два основні циліндричні концентратори 12 і 13 з допомогою жорстко закріплених металевих прокладок 35 і 36, які установлені на амортизаційні прокладки 37 і 38 розміщені на упорах 39 і 40 бокових кришок 10 і 11. Активатор суспензій та рідин працює таким чином. При закритому корковому крані 9 вихідного патрубка 8, ввімкненому генераторові ультразвукових коливань (не показаний) магнітострикційного перетворювача 31 і відкритому корковому крані 5 по вихідному патрубку 4 в циліндричний концентратор 32 подають суспензію для її активації, яка полягає в тому, щоб багатократно збільшити питому поверхню твердої фази і якісно змішати продукти руйнування твердих частинок з рідиною або забезпечити змішування двох рідин, які при звичайних умовах не змішуються, і надати одержаній рідині нових фізико-хімічних і технологічних якостей. Сфокусована дія ультразвукового поля внутрішньої сторони циліндричного концентратора 32 в турбулентному русі суспензії викликає кавітаційні явища, які є потужними джерелами диспергування твердої фази в рідині та активними змішувачами продуктів руйнування твердих частинок з рідиною. Дію кавітації підсилюють удари і співудари твердих частинок, аналогічні види тертя та механічна ерозія. Проходячи через центральний отвір 34, суспензія піддається дії ультразвукових полів випромінюваних зовнішніми сторонами циліндричних концентраторів 12, 13 і 32 і через отвори 23 поступає в циліндричні концентратори 12 і 13, де піддається дії сфокусованих ультразвукових полів випромінюваних їх внутрішніми сторонами. Пройшовши отвори 24 і 25 суспензія охолоджує 7 корпус магнітострикційного перетворювача 31 і одночасно піддається дії його ультразвукового поля та полів зовнішньої сторони циліндричних концентраторів 12 і 13 і верхньої сторони мембрани 26. Адекватно отвору 34 діють отвори 23, 24, 25 і 41 через які проходить суспензія. Заповнюючи ємність на суспензію діють ультразвукові поля, і відповідно кавітація з додатковими факторами руйнування твердої фази, нижньої сторони мембрани 26 та зовнішніх сторін циліндричних мембран 12, 13 і 32. При заповненні ємності нижче центрального отвору 32, частково або повністю відкривають кор 48574 8 ковий кран 9 і по вихідному патрубку видаляють активовану суспензію для подальшого її використання, а процес активації продовжується в безперервному режимі. При цьому коркові крани 5 і 9 виконують функції регуляторів об'ємів, які подаються в ємність і видаляються з ємності після активації. Після закінчення роботи установки, вона промивається аналогічним чином, а далі, вимикають ультразвуковий генератор (не показаний) магнітострикційного перетворювача 31. При відновленні роботи процеси повторюються. 9 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 48574 Підписне 10 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