Активатор-змішувач композиційних полімерних суспензій

Реферат: UA 80730 U UA 80730 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до будівельної, електротехнічної, харчової, лакофарбової та іншої техніки, зокрема, для активації та змішування твердих частинок з рідиною. Відома установка для активації цементної суспензії (патент України № 4438, МПК В28С5/46, опубл. в бюл. № 6-1, 1994 р), яка забезпечена лійками, кожна з яких розміщена під мембраною і змонтована на ємності за допомогою кільця і прокладки, розміщеної паралельно осі ємності, тягою з кульковими клапанами, один з яких розміщений у кришці ємності, а кожен з наступних у днищі мембрани тарілчастої форми з перфорованим відгином, причому кожен перетворювач розміщений на днищі мембрани. Недоліками установки є: - складність конструкції установки; - ненадійність роботи клапанної системи; - недостатня продуктивність установки із-за значної довжини шляху переміщення суспензії; - значні затрати електроенергії при наявності кількох магнітострикційних перетворювачів. Відомий диспергатор-змішувач (патент України № 4437, МПК В28С5/46, опубл. в бюл. № 61, 1994 p.), який забезпечений збуджувачем коливань, розміщеним на верхній мембрані і з'єднаним через ковпак з підпружиненою перфорованою чашкою, закріпленою на кришці ємності, а концентратор ультразвукових коливань виконаний секційним; кожна секція розміщена між мембранами однакового діаметра і кривизни. При цьому торець концентратора має випуклу поверхню, з'єднану з робочою поверхнею нижньої мембрани, встановленою за допомогою пружини в ємності. Кожна секція концентратора виконана мінімально з одним виступом, розміщеним в центральному отворі відповідної мембрани, причому довжина виступу не перевищує половини довжини отвору. Недоліками диспергатора-змішувача є: - недостатня якість змішування складових суспензії; - недостатнє ультразвукове поле для виникнення кавітації, що знижує якісний показник диспергування твердих частинок в рідині. Відомий також диспергатор-змішувач (патент України № 14203, МПК В28С5/46, опубл. в бюл. № 22, 1990 p.), який забезпечений додатковими випромінювачами, ємність виконана у формі зрізаного конуса, розміщеного великою основою на амортизаторах, і має на боковій поверхні кільцеві кронштейни, на яких через пружні прокладки розміщені випромінювачі, виконані у вигляді кільцевих п'єзокерамічних перетворювачів, а диски закріплені на вертикальному валу приводу співвісно ємності, причому діаметр кожного диска, розміщеного під відповідним кільцевим перетворювачем, менше діаметра останнього. Недоліками диспергатора-змішувача є: - низька продуктивність із-за значної довжини шляху переміщення суспензії; - відсутність кавітації, що знижує якість диспергування твердих частинок та змішування їх рідиною; - складність конструкції із-за наявності рухомого вузла. Відомий також "Активатор суспензії" по патенту України № 68549, МПК В28С5/46, опубл. в бюл. № 8, 2004 p., який містить ємність, під кришкою якої за допомогою амортизуючих і герметизуючих прокладок горизонтально встановлена мембрана з отворами по периметру центрально і жорстко установленого на ній магнітострикційного перетворювача ультразвукових коливань, а з нижньої її сторони центрально і жорстко закріплений своєю нижньою основою пустотний зрізаний конусний концентратор ультразвукових коливань із скосом і відкритою нижньою частиною малої основи, всередині якого центрально і жорстко закріплений великою основою з нижньої сторони мембрани центральний конусний концентратор ультразвукових коливань з закругленою вершиною, на якому жорстко закріплені концентратори тарілчастої форми: перший від мембрани і усі непарні повернуті опуклою стороною вгору; другий з отворами в крайній зоні від місця їх кріплення і усі парні з такими ж отворами - опуклою стороною вниз, при цьому їх діаметри зменшуються зверху вниз у відповідності із зменшенням діаметра центрального концентратора так, що проміжок між ними і внутрішньою поверхнею пустотного конусного концентратора залишається постійною величиною, а діаметри непарних допоміжних концентраторів забезпечують цей проміжок в 2,5 рази більшим. Недоліками активатора суспензії є недостатня якість активації і змішування складових композиційних полімерних сумішей. Як прототип прийнятий "Ультразвуковий активатор-змішувач" по патенту України № 30312, МПК В28С5/46, опубл. в бюл. № 4, 2008 p., який містить вертикально установлену конусну ємність з днищем, розміщеним на амортизаторах, забезпеченим центральним вихідним патрубком з корковим краном, і кришкою з центральним вхідним патрубком з корковим краном, розміщеною на циліндричному кільці, під яким між герметизуючими і амортизуючими 1 UA 80730 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 кільцевими прокладками горизонтально установлена мембрана, яка забезпечена з верхньої сторони центрально і жорстко закріпленим магнітострикційним перетворювачем, а з нижньої її сторони аналогічно закріпленими: центральним конусним концентратором, лійкоподібним концентратором з отворами в його верхній частині та муфтою, яка з'єднує його внутрішній об'єм з центрально розміщеною спіральною трубкою-концентратором, у якого отвори верхнього заглушеного і жорстко закріпленого до мембрани кінця співпадають з отворами мембрани, при цьому всі концентратори по відношенню до ємності і між собою розміщені з проміжками і паралельно. Недоліками прототипу є: - недостатня ступінь активації і змішування складових композиційних полімерних сумішей; - складність виготовлення центрального концентратора, поверхня якого відповідала б зовнішнім контурам кожного з кільцевих циліндричних концентраторів. В основу корисної моделі поставлена задача створення активатора-змішувача композиційних полімерних суспензій, що забезпечує підвищення якості суспензій та удосконалення конструкції установки. Поставлена задача вирішується тим, що активатор-змішувач композиційних полімерних суспензій містить вертикально установлену циліндричну ємність з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном, всередині якої за допомогою кільцевих герметизуючих та амортизуючих прокладок над днищем з центральним вихідним патрубком з корковим краном, розміщеним на амортизаторах, горизонтально установлена мембрана з отворами, перші з яких розміщені по периметру жорстко і центрально закріпленого знизу магнітострикційного перетворювача і співпадають з отворами жорстко і центрально закріпленого трубчатого концентратора з верхніми отворами, в яких за допомогою відігнутої частини жорстко і центрально закріплений пустотний концентратор-розподілювач конусної форми з випуклими сторонами. З внутрішньої сторони кільцевого концентратора, жорстко розміщеного з верхньої сторони мембрани з проміжком до зовнішньої сторони кільцевого трубчатого концентратора, в проміжку з внутрішньою стороною ємності розміщена кільцева герметизуюча та амортизуюча прокладка. Центральний концентратор щільно прилягає до зовнішньої сторони трубчатого кільцевого концентратора та жорстко і центрально закріплений з тої ж верхньої сторони мембрани. Спільними ознаками для активатора-змішувача композиційних полімерних суспензій і прототипу є герметична, вертикально установлена на амортизаторах циліндрична ємність з запірно-роздавальною арматурою, в якій на горизонтально розміщеній мембрані центрально і жорстко з нижньої сторони закріплений магнітострикційний перетворювач, а з верхньої концентратор ультразвукових коливань. Конструктивні рішення активатора-змішувача композиційних полімерних суспензій, у порівнянні з прототипом, забезпечують ряд переваг і суттєвих відмінностей, основними з яких є: 1. Частково нове сполучення ознак, що вказує на наявність суттєвих відмінностей: кільцевий концентратор, поперечний розріз якого близький до прямокутного трикутника; кільцева герметизуюча і амортизуюча прокладка між стінкою ємності і кільцевим концентратором; центральний концентратор, бокові сторони якого відповідають зовнішній формі кільцевого трубчатого концентратора. 2. Введення нових ознак, що теж свідчить про наявність суттєвих відмінностей: кільцевий трубчатий концентратор, внутрішні поверхні якого примикають одна до одної; пустотний конусний концентратор, сторони якого вигнуті і розміщені в отворах кількового трубчатого концентратора. 3. Заміна одних ознак іншими, що теж вказує на наявність суттєвих відмінностей: центральний концентратор складної зовнішньої форми замінений на центральний концентратор, бокові сторони якого відповідають зовнішнім поверхням внутрішньої сторони кільцевого трубчатого концентратора, і кільцевий концентратор, поперечний переріз якого близький до форми прямокутного трикутника. 4. Враховуючи пп. 1, 2 і 3, конструктивні рішення установки забезпечують нові положення ознак, нові зв'язки і взаємодії між ознаками, що теж свідчить про наявність суттєвих відмінностей. На кресленні зображений активатор-змішувач композиційних полімерних суспензій в перерізі. Активатор-змішувач композиційних полімерних суспензій містить вертикально установлену циліндричну ємність 1 з кришкою 2, забезпеченою центральним вхідним патрубком 3 з корковим краном 4, всередині якої за допомогою кільцевих герметизуючих та амортизуючих прокладок 5 і 6 над днищем 7, з центральним вихідним патрубком 8, забезпеченим корковим краном 9, яке 2 UA 80730 U 5 10 15 20 25 30 35 40 розміщене на амортизаторах 10, горизонтально установлена мембрана 11 з отворами 12 і 13, перші з яких розміщені по периметру жорстко і центрально закріпленого знизу магнітострикційного перетворювача 14 і співпадають з отворами 15 жорстко і центрально закріпленого трубчатого концентратора 16 з верхніми отворами 17, в яких за допомогою відігнутої частини 18 жорстко і центрально закріплений пустотний концентратор-розподілювач 19 конусної форми з випуклими сторонами. З внутрішньої сторони кільцевого концентратора 20, жорстко розміщеного з верхньої сторони мембрани 11 з проміжком до зовнішньої сторони кільцевого трубчатого концентратора 16, в проміжку з внутрішньою стороною ємності 1 розміщена кільцева герметизуюча та амортизуюча прокладка 21. Центральний концентратор 22 щільно прилягає до зовнішньої сторони трубчатого кільцевого концентратора 16 та жорстко і центрально закріплений з тієї ж верхньої сторони мембрани 11. Активатор-змішувач композиційних полімерних суспензій працює таким чином. При закритому корковому крані 9, включеному генераторі ультразвукових хвиль (не показаний), під'єднаному до магнітострикційного перетворювача 14, і відкритому корковому крані 4 по вхідному патрубку 3 в ємність 1 подають суспензію, яка підлягає активації і змішуванню. Попадаючи на верхню поверхню пустотного концентратора-розподілювача 19, суспензія піддається дії його ультразвукового поля, а попадаючи в кільцевий трубчатий концентратор 16, - фокусуючому ультразвуковому полю, яке викликає в турбулентному русі суспензії кавітаційні явища. Кавітація є потужним фактором диспергування твердих частинок в рідині та змішування продуктів руйнування зі складовими суспензії. Ця дія посилюється ультразвуковим полем центрального концентратора 22. Проходячи через отвори 12 і 15, які співпадають і працюють як гідродинамічні випромінювачі та циліндричні концентратори, суспензія попадає в зону дії ультразвукових полів нижньої сторони мембрани 11 і корпусу магнітострикційного перетворювача 14, який при цьому охолоджується. При наповненні ємності 1 суспензією знизу вверх поступово включаються в роботу ультразвукові поля, які при русі суспензії знизу вверх не вступали в контакт з нею (кільцевого концентратора 20, зовнішньої сторони кільцевого трубчатого концентратора 16), що забезпечує дію кавітації по всьому об'єму ємності 1. Крім кавітації, на активацію і змішування складових суспензії суттєву дію чинять удари і співудари твердих частинок, аналогічні види тертя та їх механічна ерозія. Після заповнення ємності 1 суспензією частково або повністю відкривають корковий кран 9 і видаляють готову продукцію. Одночасно корковим краном 4 регулюють об'єм суспензії, яка надходить в ємність 1 по вхідному патрубку 3 для активації і змішування, і процес продовжується в безперервному режимі. Після закінчення роботи аналогічним чином промивають установку і виключають генератор ультразвукових хвиль (не показаний). При відновленні роботи процеси повторюються. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 60 Активатор-змішувач композиційних полімерних суспензій, що містить герметичну вертикально установлену на амортизаторах циліндричну ємність з запірно-роздавальною арматурою, в якій на горизонтальній мембрані жорстко і центрально закріплений знизу магнітострикційний перетворювач, а зверху - концентратор ультразвукових коливань, який відрізняється тим, що містить вертикально установлену циліндричну ємність з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном, всередині якої за допомогою кільцевих герметизуючих та амортизуючих прокладок над днищем з центральним вихідним патрубком з корковим краном, яке розміщене на амортизаторах, горизонтально установлена мембрана з отворами, перші з яких розміщені по периметру жорстко і центрально закріпленого знизу магнітострикційного перетворювача і співпадають з отворами жорстко і центрально закріпленого трубчатого концентратора з верхніми отворами, в яких за допомогою відігнутої частини жорстко і центрально закріплений пустотний концентратор-розподілювач конусної форми з випуклими сторонами, з внутрішньої сторони кільцевого концентратора, жорстко розміщеного з верхньої сторони мембрани з проміжком до зовнішньої сторони кільцевого трубчатого концентратора в проміжку з внутрішньою стороною ємності розміщена кільцева герметизуюча та амортизуюча прокладка, центральний концентратор щільно прилягає до зовнішньої сторони трубчатого 3 UA 80730 U кільцевого концентратора та жорстко і центрально закріплений з тієї ж верхньої сторони мембрани. 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