Ультразвуковий активатор композиційних полімерних суспензій

Реферат: UA 77694 U UA 77694 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до харчової, лакофарбової, електротехнічної, будівельної та ін. техніки, зокрема, до установок для активізації та змішування дисперсних сумішей. Відома установка для активації цементної суспензії, яка утримує герметичну ємність на амортизаторах і забезпечена фігурними секціями, з'єднаними між собою і утворюючих герметичний об'єм, підключений до вакуумної системи, з розміщеними в ньому по черзі горизонтально по центру магнітострикційними перетворювачами з мембранами і п'єзокерамічними випромінювачами з тефлоновими трубками, розміщеними під ними паралельно нахиленим стінкам фігурних секцій (АС СРСР № 1065214, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. № 1, 1984 p.). Недоліками цієї установки є: - недостатня ступінь диспергування і перемішування суспензій, так як із-за значної довжини переміщення суміші, не щільного прилягання до поверхні мембран і каскадних переходів від одного випромінювача до другого має місце механізація цієї суміші, накопичення її в одному місці і відсутність в другому, накладення ультразвукових хвиль; - підвищена складність виготовлення фігурних секцій; - низька продуктивність із-за великої протяжності шляху переміщення суспензії; - значні затрати електроенергії для живлення декількох п'єзокерамічних випромінювачів та декількох магнітострикційних перетворювачів, а також вода для їх охолодження. Відома "Установка для активації цементної суспензії", яка утримує герметичну ємність, установлену на основу за допомогою амортизаторів раму з вібраторами, всередині якої розміщена на амортизаторах ємність, виконана у вигляді розміщених один над одною воронкоподібних секцій, днище кожної з яких з'єднано з трубопроводом, а його гідродинамічний випромінювач установлений з проміжком відносно нижче лежачої сторони секції. Ємність забезпечена також патрубками для вводу і виводу цементної суспензії і подачі надлишкового 3 тиску (АС СРСР № 874378, Кл . В28С 5/46, опубл. в Бюл. № 39, 1981 p.). Недоліками цієї установки є: - недостатня ступінь диспергування і перемішування суміші, наприклад, цементної суспензії, із-за довгого шляху переміщення і каскадних переходів від одного випромінювача до другого; - низька продуктивність по тій же причині і недостатньої дії ультразвукового поля на тверді частинки суспензії. 3 Відома також "Установка для активації цементної суспензії" (АС СРСР № 1451027, Кл . В28С 5/46, опубл. в Бюл. № 2, 1989 p.), яка утримує установлену на амортизаторах ємність, з розміщеними послідовно в ній мембранами з магнітострикційними перетворювачами, патрубками для введення і виведення суспензії і штуцером з'єднаним з вакуумною системою. Установка забезпечена воронками кожна з яких розміщена під мембраною і змонтована на ємності з допомогою кільця і прокладки, розміщеної паралельно осі ємності тягою з кульковими клапанами, один з яких розміщений в кришці ємності, а кожний з чергових - в днищі мембрани, виконаної тарілчастої форми з перфорованим відгином, причому кожний перетворювач розміщений на днищі мембрани. Недоліками цього пристрою є: - недостатня ступінь змішування складових суспензії, так як воронки не піддаються дії ультразвукових коливань і практично не створюють умови для розпушування суміші (вода зі 3 3 щільністю 1 г/см і цемент - 3,1 г/см ); - штуцер приєднаний до вакуумної системи розміщений так, що не сприяє створенню різниці тиску, необхідного для посилення роботи гідродинамічних випромінювачів; - із-за наявності великої кількості прокладок з пружного матеріалу знижується ступінь надійності установки в роботі, а заміна їх складна, так як потребує повного розбирання установки; - кулькові клапани ускладнюють конструкцію установки; - наявність магнітострикційних перетворювачів визиває значну потребу в електроенергії, ускладнює конструкцію і надійність її роботі. Відомий також змішувач-активатор (патент України № 52964, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. № 1 за 2003 р.), який забезпечений розміщеною співвісно всередині ємності мембраною стаканного типу, установленого між прокладкою з пружного матеріалу, яка лежить на кільцевому упорі з вертикально розміщеними отворами, який жорстко закріплений до внутрішньої стінки ємності знизу, і кільцевою прокладкою із пружного матеріалу, установленою в обмежувачах, жорстко закріплених до нижньої сторони кришки, до днища цієї мембрани, з отвором по периметру, жорстко закріпленої магнітострикційний перетворювач, а в середині циліндричної частини мембрани послідовно і жорстко закріплені мембрани конусної форми, вверх сферичними вершинами, з гідродинамічними випромінювачами по периметру. 1 UA 77694 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Недоліками змішувача-активатора є: - наявність вакуумної системи для забезпечення роботи гідродинамічних випромінювачів, що ускладнює конструкцію установки; - наявність в об'ємі ємності технологічних порожнин, що обмежує дію кавітації і, відповідно, активації суспензії; - недостатня ступень активації дисперсних сумішей. Найближчим аналогом є активатор (патент України на корисну модель № 30360, опубл. в Бюл. № 4, 2008 р. "Активатор", Кл В28С 5/46), який утримує вертикально установлену циліндричну ємність з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком, забезпеченим корковим краном, яка розміщена на амортизаторах, а між днищем та нижньою стороною ємності, між кільцевими амортизуючими та герметизуючими прокладками горизонтально розміщена мембрана з периферійними отворами та отворами, які співпадають з центральними отворами трубчатого кільцевого концентратора ультразвукових коливань, жорстко і центрально закріпленого на мембрані з верхньої сторони і забезпеченого отворами вище центрального концентратора, до якого він щільно прилягає своєю нижньою зовнішньою поверхнею, яка співпадає по формі до його горизонтальної осі, а вище неї між зовнішньою стороною трубчастого концентратора і його жорстко закріпленою захисною пластиною, розміщена герметизуюча кільцева прокладка, а з нижньої сторони мембрани жорстко і центрально закріплений магнітострикційний перетворювач ультразвукових хвиль, повернутий меншою основою вниз так, що співпадаючі отвори мембрани і кільцевого концентратора розміщуються між ними. Недоліками найближчого аналога є: - низька якість активації суспензії; - складність виготовлення конусного концентратора і його поверхні, яка контактує з кільцевим трубчатим концентратором. Задачею корисної моделі є підвищення ступеня активації та змішування дисперсної суміші і удосконалення конструкції установки. Поставлена задача вирішується тим, що ультразвуковий активатор композиційних дисперсних суспензій, що містить герметичну ємність з запірно-роздавальною арматурою, установлений на амортизаторах, розміщеними в ній мембранами, концентраторами ультразвукових коливань і магнітострикційним перетворювачем, який згідно з корисною моделлю, утримує кульову ємність, установлену на амортизаторах, в якій розміщена верхня оболонкова півкульова мембрана з центрально установленим патрубком з корковим краном, на нижній кінець якого за допомогою амортизуючої трубчатої прокладки співвісно зафіксована з проміжком півкульова мембрана, горизонтальний фланець півкулі якої розділений з її горизонтальним фланцем амортизуючою і герметизуючою кільцевою прокладками, і нижню півкульову оболонку з вихідним патрубком, забезпеченим корковим краном, в яку центрально установлений на її фланцях за допомогою амортизуючої і герметизуючої кільцевої прокладок фланець, в стик до фланця, центральної пустотної конусної мембрани, перехід до якої здійснюється за допомогою кільцевого жолоба з отворами, в центральній частині якого жорстко і центрально основа жорстко і центрально закріпленого з її нижньої сторони магнітострикційного перетворювача. Ультразвуковий активатор композиційних дисперсних суспензій складається з кульової ємності 1, розміщеної на амортизаторах 2 і утримує верхню оболонкову півкулю 3 з центрально установленим патрубком 4 з корковим краном 5, на нижній кінець якого за допомогою амортизуючої трубчатої прокладки 6 співвісно зафіксована з проміжком півкульова мембрана 7, горизонтальний фланець 8 півкулі 3, якої розділений з її горизонтальним фланцем 9 амортизуючою і герметизуючої кільцевою прокладками 10, і нижню півкульову оболонку 11 з вихідним патрубком 12, забезпеченим корковим краном 13, в яку центрально установлений на її фланцях 14 за допомогою амортизуючої і герметизуючої кільцевої прокладок 15 фланець 16, в стик до фланця 9, центральної пустотної конусної мембрани 17, перехід до якої здійснюється за допомогою кільцевого жолоба 18 з отворами 19, в центральній частині якого жорстко і центрально основа 20 жорстко і центрально закріпленого з її нижньої сторони магнітострикційного перетворювача 21. Загальними ознаками для ультразвукового активатора композиційних полімерних суспензій і найближчим аналогом є герметична ємність з запірно-роздавальною арматурою, установленою на амортизаторах, розміщеними в ній мембранами, концентраторами ультразвукових коливань і магнітострикційним перетворювачем. 2 UA 77694 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Конструктивне рішення ультразвукового активатора композиційних полімерних суспензій вигідно відрізняється від відомих аналогів і найближчого аналога своїми перевагами і суттєвими відмінностями, основними з яких є: 1. Частково нове сполучення ознак, що свідчить про наявність суттєвих відмінностей: вхідний патрубок з корковим краном трубчастою амортизуючою прокладкою з'єднаний з центральним отвором півкульової мембрани з верхньої її сторони; жолобоподібний кільцевий півциліндричний концентратор з'єднує дві мембрани - верхню півкульову і центральну конусну. 2. Введення нових ознак, що теж свідчить про наявність суттєвих відмінностей: оболонкова півкульова мембрана з горизонтальним фланцем; кільцевий жолоб з горизонтальним фланцем; основа для кріплення магнітострикційного перетворювача; центральна конусна мембрана. 3. Заміна частини ознак новими, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: циліндрична вертикально установлена ємність з днищем і кришкою замінена на верхню і нижню півкульові оболонки, які утворюють кульову ємність; центральний повнотілий конусний концентратор змінений на центральну конусну мембрану; кільцевий циліндричний концентратор замінений на кільцевий жолоб з горизонтальним фланцем; вхідний патрубок замінений на патрубок нижній подовжений кінець якого забезпечений амортизуючою циліндричною прокладкою, яка під'єднує його до центрального отвору півкульової мембрани. На фігурі 1 приведений ультразвуковий активатор композиційних полімерних суспензій у вертикальному перерізі, на фігурі 2 - у поперечному перерізі по А - А. Ультразвуковий активатор композиційних полімерних суспензій працює таким чином. При закритому корковому крані 13, ввімкненому високочастотному генераторові (не показаний), під'єднаному до магнітострикційного перетворювача 21 і відкритому корковому крані 5 по вхідному патрубку 4 подають суспензію, яка поступає на вершину центральної конусної мембрани, піддаючись дії потужного ультразвукового поля, яке підсилюється ультразвуковими полями, випромінюваними нижньою стороною верхньої півкульової мембрани 7 та верхньою стороною кільцевого жолоба 18. Під дією ультразвукових полів в турбулентному русі суспензії виникають кавітаційні явища, які є потужними деструкторами твердої фази в рідині і змішувачами продуктів руйнування твердих частинок з рідиною. Одночасно діють і додаткові деструктивні фактори - удари і співудари твердих частинок, їх різновиди тертя та механічна ерозія. Значне збільшення питомої поверхні твердих частинок сприяє активності суспензії при подальшому використанні. Далі, суспензія проходить через отвори 19, які діють як циліндричні концентратори і гідродинамічні випромінювачі, заповнює нижню півкульову оболонку 11, охолоджує магнітострикційний перетворювач і одночасно піддається дії ультразвукових полів корпуса магнітостриктора 21, зовнішньої сторони кільцевого жолоба 18 і нижньої сторони фланця 16, що сприяє дії кавітації в об'ємі нижньої півкульової оболонки 11. Після розрахункової активації дисперсної суміші частково або повністю відкривають корковий кран 13 і по вихідному патрубку видаляють активовану суспензію для подальшого використання. Одночасно корковим краном 5 регулюють об'єм дисперсної суспензії, що поступає в ємність і процес продовжується в безперервному режимі. Після закінчення роботи установку промивають аналогічним чином, після чого вимикають високочастотний генератор (не показаний). При відновленні роботи процеси повторюються. 45 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 Ультразвуковий активатор композиційних полімерних суспензій, що містить герметичну ємність з запірно-роздавальною арматурою, установлений на амортизаторах, розміщеними в ній мембранами, концентраторами ультразвукових коливань і магнітострикційним перетворювачем, який відрізняється тим, що він утримує кульову ємність, установлену на амортизаторах, в якій розміщена верхня оболонкова півкульова мембрана з центрально установленим патрубком з корковим краном, на нижній кінець якого за допомогою амортизуючої трубчатої прокладки співвісно зафіксована з проміжком півкульова мембрана, горизонтальний фланець півкулі якої розділений з її горизонтальним фланцем амортизуючою і герметизуючою кільцевою прокладками, і нижню півкульову оболонку з вихідним патрубком, забезпеченим корковим краном, в яку центрально установлений на її фланцях за допомогою амортизуючої ігерметизуючої кільцевої прокладок фланець, в стик до фланця, центральної пустотної конусної мембрани, перехід до якої здійснюється за допомогою кільцевого жолоба з отворами, в 3 UA 77694 U центральній частині якого жорстко і центрально основа жорстко і центрально закріпленого з її нижньої сторони магнітострикційного перетворювача. Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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