Ультразвуковий змішувач-активатор композиційних полімерних сумішей

Реферат: Ультразвуковий змішувач-активатор композиційних полімерних сумішей містить герметичну конусну ємність з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном, і днищем з центральним вихідним патрубком, забезпеченим корковим краном, установленим на амортизаторах, на амортизуючій та герметизуючій кільцевій прокладці якого розміщена тарілчаста мембрана, на яку з допомогою кільцевої амортизуючої та герметизуючої прокладки установлена ємність, а на її верхній стороні центрально і жорстко установлений магнітострикційний перетворювач, по периметру якого мембрана забезпечена отворами. Аналогічним чином на тій же стороні закріплений конусний пустотний концентратор, за яким на ній розміщені отвори, при цьому всередині конусного пустотного концентратора жорстко і центрально закріплені додаткові випуклі мембрани з отворами по периметру і вигнуті додаткові мембрани з центральними отворами з проміжком між окремими парами, а з нижньої сторони мембрани жорстко закріплена додаткова нижня мембрана, паралельно основній, з центральним отвором. UA 80742 U (54) УЛЬТРАЗВУКОВИЙ ЗМІШУВАЧ-АКТИВАТОР КОМПОЗИЦІЙНИХ ПОЛІМЕРНИХ СУМІШЕЙ UA 80742 U UA 80742 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до установок для активації дисперсних сумішей, одержання дисперсних суспензій, інтенсифікації процесів диспергування твердих частинок у рідині і може бути використаний для інтенсифікації хімічних, кристалізаційних, біологічних та ін. процесів у рідинах в будівельній, хімічній, харчовій, електронній, сільськогосподарській та ін. промисловості. Відома установка для активації цементу, яка містить установлену на основі за допомогою амортизаторів раму з вібраторами, герметичну ємність з розташованими в ній трубопроводом і гідродинамічним випромінювачем, патрубками для введення і виведення цементної суспензії і подачі надмірного тиску (а. с. № 643346, Кл. В28С 5/46, надрук. в Бюл. № 3, 1973 p.). Недоліками цієї установки є: - потреба в надмірному тиску для забезпечення роботи гідродинамічних випромінювачів; - значні витрати води; - значні габарити по висоті. Відома установка для активації цементної суспензії, яка містить герметичну ємність на амортизаторах, забезпечену секціями, кожна із яких в нижній частині має прикріплені до стінок ємності з сферичними перегородками, які розділяють ємність по висоті на ізольовані один від одного відсіки. Ці відсіки з'єднані трубопроводом для проходу охолодженої рідини, причому в перегородках виконані отвори, у яких розміщені кінці трубок з п'єзокерамічними випромінювачами, верхні кінці яких за допомогою жорстких прокладок герметично прикріплені до стінок ємності і мембран магнітострикційних перетворювачів. Кожна секція забезпечена підключеним до системи розрядження штуцером, з'єднаним з розташованою між мембранами і нижньою поверхнею сферичної перегородки робочою порожниною (а. с. № 1162599, Кл. В28С 5/46, надрук. в Бюл. № 23, 1985 p.). Недоліками цього винаходу є: - недостатня ступінь диспергування суспензії; - ненадійність в роботі герметичних з'єднань жорсткими прокладками і складність їх заміни; - значна витрата води і електроенергії. Відома установка для активації цементної суспензії, яка містить установлену на амортизаторах ємність з розміщеними послідовно в ній на кільцевих прокладках із жорсткого матеріалу мембранами, забезпеченими магнітострикційними перетворювачами; установка забезпечена воронками, кожна із яких розташована під мембраною і змонтована на ємності, за допомогою кільця і прокладки, установленої паралельно осі ємності, тягою з кульовими клапанами, один із яких розташований в кришці ємності, а кожен із наступних - в днищі мембрани. Мембрана виконана у вигляді тарілчастої форми з перфорованою відбортовкою, причому кожен перетворювач розташований на днищі мембрани (а. с. СРСР № 1451027, М.Кл. В 5/46, Бюл. № 2, 1989 р.). Недоліком цієї установки є: - значна витрата електроенергії, так як кожна мембрана забезпечена магнітострикційним перетворювачем; - ненадійність в роботі кульових клапанів, що знижує продуктивність установки в результаті їх частої заміни. Відомий також "Змішувач-активатор" (патент України № 52977 опубл. в Бюл. № 1, 2003 p.), який містить установлену на основі за допомогою амортизаторів ємність із сферичною кришкою і днищем, завантажувальний і розвантажувальний патрубки, горизонтально закріплену за допомогою амортизуючих прокладок мембрану з магнітострикційним випромінювачем, концентратори ультразвукових коливань у вигляді співвісно і концентрично розміщених пустотілих конічних оболонок із закругленими вершинами з перепускними отворами, запірнороздавальну арматуру, які забезпечені додатковими розвантажувальними патрубками, один із кінців кожного з яких розміщений за днищем, а другий зв'язаний з кожним наступним від внутрішнього концентратором, причому мембрана і концентратори виконані з центральним отвором. Випромінювач розміщений на мембрані з кришкою, вершини концентраторів спрямовані в бік днища, при цьому перепускні отвори розміщені на кожному концентраторі, наступному від внутрішнього, у верхній частині конічної поверхні, а кожний додатковий розвантажувальний патрубок з'єднаний з концентратором біля центрального отвору. Як найближчий аналог прийнятий "Ультразвуковий змішувач-активатор" за патентом України № 25852, Μ Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. № 13, 2007 p., який містить вертикально установлену ємність, верхня частина якої циліндрична, а нижня воронкоподібної форми, під кришкою якої, між герметизуючими і амортизуючими прокладками, горизонтально установлена мембрана з центрально і жорстко закріпленим магнітострикційним перетворювачем, яка забезпечена отворами, розміщеними по контуру з внутрішньої сторони жорстко і центрально закріпленої, з 1 UA 80742 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 нижньої сторони мембрани, першої ланки ультразвукових хвиль стаканної форми з отворами навколо стрижня, до дна якого жорстко і центрально закріплена друга аналогічна ланка концентратора меншого діаметру з отворами, які розміщуються по контуру внутрішньої сторони третьої ланки концентратора стаканної форми з центральним отвором в дні, який меншого діаметра від попереднього і аналогічно закріпленого до нього, а далі, жорстко і центрально закріплена до попереднього, четверта ланка з центральним отвором і меншого діаметра. Недоліками найближчого аналога є: - недостатня ступінь змішування і активації складових суспензій і сумішей; - складність проведення ремонтних робіт концентратора, зібраного з циліндричних концентраторів стаканного типу, а конфігурація його визвала необхідність у виконанні герметичної ємності циліндричної форми з переходом на конусну конфігурацію. Задачею ультразвукового змішувача-активатора композиційних полімерних сумішей є підвищення якості суміші та удосконалення конструкції установки. Задача вирішується тим, що ультразвуковий змішувач-активатор композиційних полімерних сумішей містить герметичну конусну ємність з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном і днищем з центральним вихідним патрубком, забезпеченим корковим краном, установленим на амортизаторах, на амортизуючу та герметизуючу кільцеву прокладку якого розмішена тарілчаcта мембрана, на яку з допомогою кільцевої амортизуючої та герметизуючої прокладки установлена ємність, а на її верхній стороні центрально і жорстко установлений магнітострикційним перетворювач, по периметру якого мембрана забезпечена отворами. Аналогічним чином на тій же стороні закріплений конусний пустотний концентратор, за яким на ній розміщені отвори. Всередині конусного пустотного концентратора жорстко і центрально закріплені додаткові випуклі мембрани з отворами по периметру і вигнуті додаткові мембрани з центральними отворами з проміжком між окремими парами. З нижньої сторони мембрани жорстко закріплена додаткова нижня мембрана, паралельно основній, з центральним отвором. Ознаками ультразвукового змішувача-активатора композиційних полімерних сумішей, які співпадають з ознаками найближчого аналога, є герметична, вертикально установлена на амортизаторах, ємність з запірно-роздавальною арматурою, в якій розміщені концентратори і мембрани, на одній з яких центрально і жорстко установлений магнітострикційний перетворювач ультразвукових коливань. Конструктивні рішення ультразвукового змішувача-активатора композиційних полімерних сумішей забезпечують ряд суттєвих переваг у порівнянні з найближчим аналогом, основними з яких є: 1. Частково нове сполучення ознак, що свідчить про наявність суттєвих відмінностей: конусна герметична ємність; конусний збірний концентратор ультразвукових коливань, направлений малою основою в сторону вхідного патрубка; магнітострикційний перетворювач жорстко і центрально закріплений на верхній стороні нижньої ввігнутої мембрани. 2. Введення нових ознак, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: пустотний конусний концентратор, додаткові випуклі мембрани, ввігнуті мембрани. 3. Замінаодних ознак іншими, що також свідчить про наявність суттєвих відмінностей: збірний концентратор ультразвукових коливань поєднує стрижневий центральний концентратор і циліндричні концентратори стаканного типу, який замінений збірним концентратором, основою якого є пустотний конусний концентратор, в якому жорстко і центрально розміщені випуклі і ввігнуті мембрани з отворами; збірний концентратор найближчого аналога жорстко закріплений з нижньої сторони ввігнутої мембрани. 4. Враховуючи пп. 1, 2 і 3, конструктивні рішення ультразвукового змішувача-активатора композиційних полімерних сумішей забезпечують нове взаємоположення ознак, нові типи зв'язків і взаємодію між ними. Ультразвуковий змішувач-активатор композиційних полімерних сумішей приведений на кресленні в розрізі. Ультразвуковий змішувач-активатор композиційних полімерних сумішей містить герметичну конусну ємність 1 з кришкою 2, забезпеченою центральним вхідним патрубком 3 з корковим краном 4 і днищем 5 з центральним вихідним патрубком 6, забезпеченим корковим краном 7, установленим на амортизаторах 8, на амортизуючій та герметизуючій кільцевій прокладці 9 якого розміщена тарілчаcта мембрана 10, на яку з допомогою кільцевої амортизуючої та герметизуючої прокладки 11 установлена ємність 1, а на її верхній стороні центрально і жорстко установлений магнітострикційний перетворювач 12, по периметру якого мембрана 10 2 UA 80742 U 5 10 15 20 25 30 забезпечена отворами 13. Аналогічним чином на тій же стороні закріплений конусний пустотний концентратор 14, за яким на ній розміщені отвори 15. Всередині конусного пустотного концентратора 15 жорстко і центрально закріплені додаткові випуклі мембрани 16 з отворами 17 по периметру і вигнуті додаткові мембрани 18 з центральними отворами 19 з проміжком між окремими парами. З нижньої сторони мембрани 10 жорстко закріплена додаткова нижня мембрана 20, паралельно основній, з центральним отвором 21. Ультразвуковий змішувач-активатор композиційних полімерних сумішей працює таким чином. При закритому корковому крані 7, включеному високочастотному генераторі (не показаний), під'єднаному до магнітострикційного перетворювача 12, і при відкритому корковому крані 4 по вхідному патрубку 3 подають суспензію в ємність 1 для її активації і змішування. Надходячи на додаткову випуклу мембрану 16 суспензія піддається дії ультразвукових полів, випромінюючих верхньою стороною цієї поверхні та внутрішньою стороною верхньої частими конусного концентратора 14, що приводить до виникнення кавітації в турбулентних потоках суспензії, проходячи через отвори 17, які діють як гідродинамічні випромінювачі та циліндричні концентратори, суспензія попадає в дію ультразвукових полів верхньої сторони увігнутої мембрани 18 та нижньої сторони додаткової випуклої мембрани, а проходячи через центральний отвір 19, який діє як гідродинамічний випромінювач і циліндричний концентратор, суспензія надходить на зовнішню поверхню додаткової випуклої мембрани 16 і так далі. Проходячи через отвори 17, суспензія черговий раз піддається діям відповідних ультразвукових полів, охолоджує магнітострикційний перетворювач і через отвори 13 надходить на додаткову нижню мембрану 20, а через центральний отвір 21 - на днище 5 і поступово заповнює ємність 1 знизу вверх, включаючи в роботу ті ультразвукові поля, з якими, рухаючись вниз, суспензія не стикувалася. Одночасно з кавітацією в ємності 1 діють додаткові фактори активації суспензії: удари і співудари твердих частинок, різні види їх тертя та механічна ерозія. Заповнивши ємність 1 суспензією, частково або повністю відкривають корковий кран 7, і по вихідному патрубку 6 видаляють готову продукцію. Одночасно корковим краном 4 регулюють об'єм суспензії, яка надходить в ємність 1 для активації та змішування продуктів активації зі складовими суспензії, і процес продовжується в безперервному режимі. Після закінчення роботи установку промивають аналогічним чином, виключають високочастотний генератор (не показаний). При відновленні роботи процеси повторюються. 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 Ультразвуковий змішувач-активатор композиційних полімерних сумішей, що містить герметичну, вертикально установлену на амортизаторах ємність з запірно-роздавальною арматурою, в якій розміщені концентратори, мембрани, на одній з яких центрально і жорстко установлений магнітострикційний перетворювач ультразвукових коливань, який відрізняється тим, що він містить герметичну конусну ємність з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном, і днищем з центральним вихідним патрубком, забезпеченим корковим краном, установленим на амортизаторах, на амортизуючій та герметизуючій кільцевій прокладці якого розміщена тарілчаcта мембрана, на яку з допомогою кільцевої амортизуючої та герметизуючої прокладки установлена ємність, а на її верхній стороні центрально і жорстко установлений магнітострикційний перетворювач, по периметру якого мембрана забезпечена отворами, аналогічним чином на тій же стороні закріплений конусний пустотний концентратор, за яким на ній розміщені отвори, при цьому всередині конусного пустотного концентратора жорстко і центрально закріплені додаткові випуклі мембрани з отворами по периметру і вигнуті додаткові мембрани з центральними отворами з проміжком між окремими парами, а з нижньої сторони мембрани жорстко закріплена додаткова нижня мембрана, паралельно основній, з центральним отвором. 3 UA 80742 U Комп’ютерна верстка М. 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