Установка для диспергування складових композиційних полімерних матеріалів

Реферат: UA 76626 U UA 76626 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі будівельної, харчової та хімічної техніки, зокрема до установок для диспергування і змішування мінеральних речовин. Відомий пристрій для активації цемента, утримуючий установлену на основі за допомогою амортизаторів раму з вібраторами, герметичну ємність з розміщеними у ній трубопроводом і гідродинамічним випромінювачем, патрубками для вводу та виводу цементної суспензії і подачі надлишкового тиску (а.с СРСР № 643345, Кл. В28С5/46, опубл. в Б. В. № 3, 1979 p.). Відомий пристрій для активації цементної суспензії, установленої на основі, за допомогою амортизаторів, раму з вібраторами, всередині якого розміщена на амортизаторах ємність, виконана у вигляді розміщених одна під одною лійкоподібних секцій, днище кожної з яких з'єднано з трубопроводом, а його гідродинамічний випромінювач установлений із зазором відносно нижче лежачої сторони секції. Ємність забезпечена також патрубками для вводу і 3 виводу цементної суспензії і забезпечення надлишкового тиску (а.с. СРСР № 874378, М.Кл . В28С5/46, надр. Б В. № 39, 1981 p.). Недоліком цих винаходів є те, що вони призначені для диспергування мінеральних речовин при наявності значного надлишкового тиску, необхідного для забезпечення роботи гідродинамічних випромінювачів і значної витрати води у процесі одержання ультразвукових коливань. Відома установка для активації цементної суспензії, яка утримує ємність на амортизаторах, забезпечену фігурними секціями, з'єднаними між собою і утворюючими герметичний об'єм, підключений до вакуум-насоса, з установленими в ньому почергово горизонтально по центру магнітострикційними перетворювачами з мембранами і п'єзокерамічними випромінювачами з тефлоновими трубками, розміщеними під ними паралельно нахилених стінок фігурних секцій (а. 3 с. СРСР № 1065214, М.Кл . В28С5/46, надр. Б. В. № 1, 1984 p.). Недоліками цієї установки є: - недостатній ступінь диспергування і перемішування суміші; - значна трудомісткість у виготовлені ємності (фігурні секції); - низка продуктивність із-за великої подовженості переміщення суспензії; - значні затрати електроенергії. 4 Відомий також пристрій для активації цементної суспензії по а.с. СРСР № 1175720, М.Кл В28С5/46, надр, в Б.В. № 32 за 1985 p., який забезпечений закріпленими в днищі магнітострикційним перетворювачем з паралельно валам випромінюючою пластиною, причому вали виконані різношвидкісними, один із яких високошвидкісний виконаний з закріпленими на ньому дисками. Які чергуються з шайбами, а низькошвидкісний - у вигляді пустотілого барабана з кільцевими канавками для входу швидкісного вала. Недоліком пристрою є: - недостатній ступінь диспергування твердих частинок та їх перемішування; - відсутність умов для одержання найбільш потужного диспергатора твердих частинок явища кавітації. Відома також установка для активації цементної суспензії по а. с. СРСР № 1451027, М. Кл. В26С5/46, надр, в Б.В. № 2 за 1989 p., яка забезпечена лійками, кожна з яких розміщена під мембраною, змонтованою на ємності з допомогою кільця і прокладки, розміщеної паралельно осі ємності, а кожний із послідовних - в днищі мембрани, виповненої тарілчастої форми з перфорованою відбортковою, причому кожний перетворювач розміщений на днищі мембрани. Ознаками, що зберігаються з аналогом в змішувачі-активатор, є: ємність з кришками, яка в винаході розміщена горизонтально на відміну від вертикального розміщення у прототипа; мембрани з магнітострикційними перетворювачами, причому в першому випадку магнітострикційних перетворювачів, вони розміщені під мембранами, а в другому над мембранами, а самі мембрани відрізняються конструктивно і по формі; патрубки із запірнороздавальною арматурою, які в першому випадку розміщені вертикально на кришці і днищі, а у другому - вертикально на ємності. Недоліком установки є: - недостатній ступінь диспергування твердих частинок; - складність збирання і розбирання в умовах експлуатації із-за складності конструкції. Як прототип прийнятий "Змішувач-активатор" по патенту України № 42320, МПК В28С5/46 опубл. в Бюл. № 9, 2001 p., що містить установлену на амортизаторах ємність з кришками мембрани, магнітострикційний перетворювач, прокладки з пружного матеріалу, упори і патрубки для вводу і виводу суспензії з запірно-роздавальною арматурою, який відрізняється тим, що він оснащений горизонтально розміщеною і з'єднаною з корпусом ємності за допомогою прокладки і упорів рамою, мембрани розміщеної концентрично відносно одна одної і симетрично вертикальної осі ємності виконані з зовнішньою і внутрішньою поверхнями у вигляді з'єднаних 1 UA 76626 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 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 площинною зовнішньою поверхнею з внутрішньою площинною поверхнею зовнішньої мембрани із зазором відносно кришок і виконана з повздовжньо розміщеними прорізями, а перетворювач установлений симетрично внутрішній осі ємності і жорстко закріплений на зовнішній площині поверхні зовнішньої мембрани. Недоліками прототипу є: - складність у виготовлені концентраторів ультразвукових коливань; - недостатній ступінь диспергування складових композиційних сумішей. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення якості диспергування складових композиційних сумішей і їх змішування та удосконалення конструкції установки. Поставлена задача вирішується тим, що установка для диспергування складових композиційних полімерних матеріалів містить герметичну вертикально установлену ємність, яка складається з вертикальної секції з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном, і нижньої секції з днищем, установленим на амортизаторах і забезпеченим центральним вихідним патрубком з корковим краном, між якими з допомогою герметизуючих та амортизуючих прокладок установлена горизонтальна мембрана з центральним отвором і отворами по краях, на якій центрально і жорстко установлена кільцева мембрана з отворами, до якої центрально і жорстко з нижньої сторони установлений магнітострикційний перетворювач, а по зовнішньому контуру мембрани - циліндричний концентратор, при цьому з нижньої сторони горизонтальної мембрани центрально і жорстко установлені з проміжками між ними концентратори стаканної форми, бокові стінки яких перфоровані отворами. Загальними ознаками установки для диспергування складових композиційних дисперсних полімерних сумішей і прототипу є герметична циліндрична ємність, установлена на амортизаторах, з розміщеними в ній мембраною з магнітострикційним перетворювачем, концентратори ультразвукових коливань та запірно-роздавальна арматура. Установка для диспергування складових композиційних полімерних сумішей, у порівняні з прототипом, має ряд конструктивних переваг і суттєвих відмінностей, основними з яких є: 1. Частково нове сполучення ознак, що указує на наявність суттєвих відмінностей: циліндрична ємність розділена на дві секції між якими, з допомогою герметизуючих і амортизуючих прокладок горизонтально установлена мембрана форми круга; на верхній стороні мембрани жорстко і центрально закріплена півкульова мембрана, з нижньої сторони якої аналогічно закріплений магнітострикційний перетворювач ультразвукових коливань; концентратори, з нижньої сторони мембрани, мають циліндричну форму і забезпечені днищами. 2. Введення нових ознак, що теж свідчить про наявність суттєвих відмінностей: півкульова мембрана з магнітострикційним перетворювачем; циліндричні концентратори з днищами; циліндрична ємність розділена мембраною на дві секції. 3. Заміна частини ознак новими, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: горизонтальні півциліндричні концентратори замінені на циліндричні з днищами; горизонтальна мембрана прямокутної форми в горизонтально установленій ємності замінена на круглу мембрану, установлену між двома секціями вертикально установленої ємності; горизонтальна мембрана з центрально і жорстко закріпленим з верхньої сторони магнітострикційним перетворювачем замінена на півциліндричну мембрану, аналогічно закріплену на горизонтальній мембрані з жорстко і центрально закріпленим знизу магнітострикційним перетворювачем. 4. Враховуючи викладене в пп. 1, 2 і 3 в конструктивних рішеннях установки для диспергування композиційних полімерних матеріалів мають місце нове взаємоположення ознак та нові типи зв'язків і взаємодії між ознаками. На кресленні приведена установка для диспергування складових композиційних полімерних сумішей в поперечному перерізі. Установка для диспергування складових композиційних полімерних сумішей утримує герметичну вертикально установлену ємність, яка складається з вертикальної секції 1 з кришкою 2, забезпеченою центральним вихідним патрубком 3 з корковим краном 4, і нижньої секції 5 з днищем 6, установленим на амортизаторах 7 і забезпеченим центральним вихідним патрубком 8 з корковим краном 9, між якими з допомогою герметизуючих та амортизуючих прокладок 10 і 11 установлена горизонтальна мембрана 12 з центральним отвором 13 і отворами 14 по краях, на якій центрально і жорстко установлена кільцева мембрана 15 з отворами 16, до якої центрально і жорстко з нижньої сторони установлений магнітострикційний перетворювач 17, а по зовнішньому контуру мембрани 15 - циліндричний концентратор 18. 2 UA 76626 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 З нижньої сторони горизонтальної мембрани 12 центрально і жорстко установлені з проміжками між ними концентратори стаканної форми 19, 20, 21 і 22, бокові стінки яких перфоровані отворами 23. Установка для диспергування складових композиційних полімерних сумішей працює таким чином. При закритому корковому крані 9, включеному генераторі ультразвукових коливань (не показаний), під'єднаним до магнітострикційного перетворювача 17, і відкритому корковому крані 4 по патрубку 3 у верхню циліндричну секцію 1 подають суміш, яка підлягає активації, диспергуванню твердих частинок і змішуванню продуктів руйнування з рідиною. Поступаючи на півкульову мембрану, суміш піддається ультразвуковій дії поля, яке випромінює верхня її сторона, а далі - фокусуючого ультразвукового поля концентратора 18 стаканного (циліндричного) типу, а при проходженні через отвори 16, які діють як гідродинамічні випромінювачі, - фокусуючого ультразвукового поля, яке випромінює внутрішня сторона півкульової мембрани 15, корпуса магнітостриктора 17, який при цьому охолоджується, і верхньої сторони горизонтальної мембрани 12. Таким чином, у верхній циліндричній секції 1 створюються умови для виникнення кавітації при турбулентному русі рідини, яка є найбільш потужним фактором диспергування твердих частинок і змішування продуктів руйнування з рідкою фазою суспензії. Доповнюють дію кавітації удари твердих частинок по поверхнях вузлів установки, співудари цих частинок між собою, аналогічні види тертя цих частинок та механічна ерозія в кавітаційних кавернах і ультразвукових полях. Через центральний отвір 13 мембрани 12, який теж працює як гідродинамічний випромінювач, суміш надходить в перфорований концентратор 16 стаканного типу, а далі через отвори (гідродинамічні випромінювачі) в черговий такий же концентратор більших діаметрів і т. д. В нижній циліндричній секції 5 кавітаційні процеси продовжуються. Після заповнення ємності сумішшю відкривають повністю або частково корковий кран 9 і по вихідному патрубку 8 видаляють готову продукцію. Одночасно корковим краном 4 регулюють об'єм суміші, що надходить в верхню циліндричну секцію 1 і процес продовжується в безперервному режимі. Після закінчення роботи установку промивають аналогічним шляхом, далі виключають генератор ультразвукових хвиль (не показаний), який під'єднаний до магнітострикційного перетворювача 17. При відновлені роботи процеси повторюються. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Установка для диспергування складових композиційних полімерних матеріалів, що містить герметичну циліндричну ємність, установлену на амортизаторах, з розміщеними в ній мембраною з магнітострикційним перетворювачем, концентратори ультразвукових коливань та запірно-роздавальну арматуру, яка відрізняється тим, що вона містить герметичну вертикально установлену ємність, яка складається з вертикальної секції з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном, і нижньої секції з днищем, установленим на амортизаторах і забезпеченим центральним вихідним патрубком з корковим краном, між якими з допомогою герметизуючих та амортизуючих прокладок установлена горизонтальна мембрана з центральним отвором і отворами по краях, на якій центрально і жорстко установлена кільцева мембрана з отворами, до якої центрально і жорстко з нижньої сторони установлений магнітострикційний перетворювач, а по зовнішньому контуру мембрани циліндричний концентратор, при цьому з нижньої сторони горизонтальної мембрани центрально і жорстко установлені з проміжками між ними концентратори стаканної форми, бокові стінки яких перфоровані отворами. 3 UA 76626 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4