Ультразвуковий активатор-змішувач композиційних полімерних сумішей

Реферат: UA 80745 U UA 80745 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 дисперсних частинок з рідиною. Відома установка для активації цементної суспензії (патент України № 4438, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. № 6-1, 1994 p.), 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 тарільчатої форми з перфорованим відгином, причому кожен перетворювач розміщений на днищі мембрани. Недоліками установки є: - складність конструкції установки; - ненадійність роботи клапанової 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, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. № 6-1, 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 секційно 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 суспензій; - недостатнє ультразвукове поле для виникнення кавітації, знижує якісний показник диспергування твердих частинок в рідині. Відомий також диспергатор-змішувач (патент України № 14203, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. № 22, 1997 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 установки із-за значної довжини шляху переміщення суспензії; - відсутність кавітації, що знижує якість диспергування твердих частинок та змішування їх з рідиною; - складність конструкції із-за наявності рухомого вузла. Відомий також "Диспергаторзмішувач" по патенту України № 16847, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. № 4, 1997 p., який містить установлену на амортизаторах герметичну ємність, в якій розміщений вал, забезпечений шківом концентрично завантажувальному патрубку, мембрана виконана з тороподібною поверхнею, у верхній частині закріплена до внутрішніх сторін кришки та циліндричної ємності за допомогою кільцевих амортизуючих прокладок і кронштейнів, причому віддзеркалювач розміщений на внутрішній поверхні мембрани, магнітострикційний перетворювач закріплений на її нижній поверхні, отвори в мембрані розміщені по периметру перетворювача, а вал виконаний пустотним з перфорацією над ротором. Недоліками пристрою є: - недостатня активація дисперсних сумішей; - складність конструкції із-за наявності пустотного вала та ротора, які обертаються; - низька продуктивність із-за значної затримки суспензії в тороподібній мембрані і повільним видаленням активованої суспензії. Як найближчий аналог прийнятий "Ультразвуковий активатор-змішувач" по патенту України № 44649, МПК В28С 5/46, опубл. в Бюл. № 19 за 2009 p., який містить герметичну ємність, установлену на амортизаторах, мембрану з магнітострикційним перетворювачем, горизонтальну мембрану з концентраторами ультразвукових коливань і запірно-роздавальну арматуру, що містить вертикальну герметичну ємність, установлену на амортизаторах, яка утворена кришкою з центральним вхідним патрубком, забезпеченим корковим краном, та днищем з вихідним патрубком, обладнаним корковим краном, між якими за допомогою кругових герметизуючих та амортизуючих прокладок установлена горизонтальна мембрана з отворами, за якими жорстко і центрально закріплена випукла мембрана з отворами на рівні верхньої 1 UA 80745 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 поверхні цієї горизонтальної мембрани, та отворами по периметру аналогічно закріпленого, з нижньої сторони випуклої мембрани, магнітострикційного перетворювача, а з нижньої сторони горизонтальної мембрани жорстко і центрально закріплений центральний циліндричний концентратор, перфорований отворами і забезпечений центральним отвором на округленій нижній частині, середній циліндричний концентратор, стінки якого перфоровані отворами, і з отворами, розміщеними на рівні внутрішньої округленої частини чергового концентратора та крайнього циліндричного концентратора з півзаокругленою нижньою частиною. Недоліками найближчого аналогу є: - складність кільцевих і циліндричної мембран, що ускладнює їх виготовлення і ремонт; - необхідність виготовлення нижньої частини циліндричної ємності у формі півкулі; - низька якість активації та змішування мінеральних складових із-за малопотужного ультразвукового поля і, відповідно, кавітації. Поставленою задачею є підвищення якості суспензії та удосконалення конструкції установки. Поставлена задача вирішується тим, що ультразвуковий активатор-змішувач композиційних полімерних сумішей, що містить вертикально установлену на амортизаторах циліндричну ємність з запірно-роздавальною арматурою, в якій розміщені мембрани і магнітострикційний перетворювач ультразвукових коливань, який відрізняється тим, що він містить вертикально установлену герметичну ємність, установлену на амортизаторах, яка містить верхню циліндричну ємність, на верхньому фланці якої за допомогою герметизуючих і амортизуючих кільцевих прокладок установлена мембрана W-подібної форми з отворами, з нижньої сторони якої центрально і жорстко закріплений магнітострикційний перетворювач, а над нею розміщена верхня тарільчата мембрана з центральним отвором, краї якої жорстко прикріплені до верхньої сторони мембрани по периметру і за допомогою герметизуючої і амортизуючої прокладки кільцевої кріпляться з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном, а між нижніми фланцем верхньої ємності і верхнім фланцем нижньої циліндричної секції ємності за допомогою герметизуючих і амортизуючих кругових прокладок аналогічно розміщені нижня тарільчата мембрана з центральним отвором і мембрана, яка має тарільчату форму з увігнутим ободом по краях, з отворами в нижній частині і магнітострикційним перетворювачем в центральній опущеній її частині, до нижньої сторони циліндричної секції герметично і жорстко закріплене днище з центрально установленим вихідним патрубком, забезпеченим корковим краном. Загальними для ультразвукового активатора-змішувача композиційних полімерних сумішей і найближчого аналогу є установлена на амортизаторах герметична ємність циліндричної форми з запірно-роздавальною арматурою, у якій розміщені мембрани і магнітострикційний перетворювач ультразвукових коливань. У порівнянні з найближчим аналогом, ультразвуковий активатор-змішувач композиційних полімерних сумішей забезпечує ряд переваг і суттєвих відмінностей, основними з яких є: 1. Частково нове поєднання ознак, що свідчить про наявність суттєвих відмінностей: горизонтальною перегородкою циліндрична єдність розділена на дві секції; мембрани, за допомогою амортизуючих і герметизуючих прокладок установлені над кришкою і горизонтальною перегородкою; магнітострикційні перетворювачі жорстко і центрально закріплені на мембранах. 2. Введення нових ознак, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: над мембранами з магнітострикційними перетворювачами установлені ввігнуті мембрани з центральними отворами; мембран з магнітострикційними перетворювачами в поперечному перерізі мають форму: верхня - W-подібну з отвором, нижня - тарільчата з увігнутим ободом по краях з отворами. 3. Суттєві відмінності викладені в пп. 1 і 2 забезпечують нові взаєморозташування ознак і нові типи зв'язків і взаємодій між ознаками. На кресленні ультразвуковий активатор-змішувач композиційних полімерних сумішей приведений у поперечному перерізі. Ультразвуковий активатор-змішувач композиційних полімерних сумішей складається з вертикально установленої герметичної ємності 1, установленої на амортизаторах 2, яка містить верхню циліндричну ємність 3, на верхньому фланці 4 якої за допомогою герметизуючих і амортизуючих кільцевих прокладок 5 і 6 установлена мембрана 7 W-подібної форми з отворами 8, з нижньої сторони якої центрально і жорстко закріплений магнітострикційний перетворювач 9, а над нею розміщена верхня тарільчата мембрана 10 з центральним отвором 11, краї якої жорстко прикріплені до верхньої сторони мембрани 7 по периметру і за допомогою герметизуючої і амортизуючої прокладки кільцевої 6 кріпляться з кришкою 12, забезпеченою 2 UA 80745 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 центральним вхідним патрубком 13 з корковим краном 14, а між нижніми фланцем 15 верхньої ємності 3 і верхнім фланцем 16 нижньої циліндричної секції 17 ємності за допомогою герметизуючих і амортизуючих кругових прокладок 18 і 19 аналогічно розміщені нижня тарільчата мембрана 20 з центральним отвором 21 і мембрана 22, яка має тарільчата форму з увігнутим ободом 23 по краях, з отворами 24 в нижній частині і магнітострикційним перетворювачем 25 в центральній опущеній її частині. До нижньої сторони циліндричної секції 17 герметично і жорстко закріплене днище 26 з центрально установленим вихідним патрубком 27, забезпеченим корковим краном 28. Ультразвуковий активатор-змішувач композиційних полімерних сумішей працює таким чином. При закритому корковому крані 28, ввімкненими генераторами ультразвукових хвиль (не показані), під'єднаними до магнітострикційних перетворювачів 9 і 25 і відкритому корковому крані 14 по вхідному патрубку 13 подають суспензію для її активації і змішування. Надходячи на верхню тарільчату мембрану 10, суспензія піддається дії ультразвукового поля, яке випромінює її верхня сторона і в ній в процесі турбулентного руху виникають явища кавітації, які є потужними деструкторами твердої фази в рідині і одночасно забезпечують якісне змішування продуктів руйнування з рідкою фазою. Одночасно, дію кавітації доповнюють удари і співудари твердих частинок, різні види тертя і механічної ерозії. Проходячи через центральний отвір 11 мембрани 10, яка діє як циліндричний концентратор ультразвукових хвиль і гідродинамічний випромінювач, суспензія понадає на центральну підняту частину мембрани 7, яка діє як конусний концентратор, що посилює дію кавітації. При цьому суспензія охолоджує магнітострикційний перетворювач 9 і через отвори 8, які працюють аналогічно отвору 11, суспензія надходить на нижню тарільчату мембрану, яка працює аналогічно мембрані 10. При цьому охолодження магнітострикційного перетворювача 9 продовжується. Проходячи через центральний отвір 21 мембрани 20, суспензія піддається дії ультразвукових полів корпуса магнітострикційного перетворювача 25, охолоджує його і опускаючись до отворів 24 увігнутого ободу, який діє як конусний концентратор, проходить через отвір 24, дія якого аналогічна отворам 8, 11 і 21, надходить на днище 26, піддаючись дії нижньої сторони мембрани 22. На всьому шляху переміщення суспензія піддається інтенсивній дії кавітації і додаткових факторів руйнування і змішування твердих частинок в рідині, чим забезпечується значне збільшення питомої поверхні твердої фази і активність суспензії в цілому при її подальшому використанні. Заповнюючи нижню циліндричну секцію 17, суспензія додатково піддається дії ультразвукових полів нижніх сторін мембран 22 і 20, а верхню - нижніх сторін мембран 22 і 20, а верхню - нижніх сторін мембран 7, 10 і корпуса магнітострикційного перетворювача 9, що забезпечує дію кавітації по всьому об'єму ємності 1. Після заповнення ємності суспензією частково або повністю відкривають корковий кран 28 і по вихідному патрубку 27 видаляють активовану і зміщену суспензію для подальшого використання. Одночасно корковим краном 14 регулюють об'єм суспензії, яка надходить в ємність по вхідному патрубку і процес продовжується в безперервному режимі. Після закінчення роботи аналогічним чином промивають установку, а після закінчення промивки вимикають ультразвукові генератори (не показані) магнітострикційних перетворювачів 9 і 25. При відновленні роботи процеси повторюються. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 60 Ультразвуковий активатор-змішувач композиційних полімерних сумішей, що містить вертикально установлену на амортизаторах циліндричну ємність з запірно-роздавальною арматурою, в якій розміщені мембрани і магнітострикційний перетворювач ультразвукових коливань, який відрізняється тим, що він містить вертикально установлену герметичну ємність, установлену на амортизаторах, яка містить верхню циліндричну ємність, на верхньому фланці якої за допомогою герметизуючих і амортизуючих кільцевих прокладок установлена мембрана W-подібної форми з отворами, з нижньої сторони якої центрально і жорстко закріплений магнітострикційний перетворювач, а над нею розміщена верхня тарільчата мембрана з центральним отвором, краї якої жорстко прикріплені до верхньої сторони мембрани по периметру і за допомогою герметизуючої і амортизуючої прокладки кільцевої кріпляться з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном, а між нижнім 3 UA 80745 U 5 фланцем верхньої ємності і верхнім фланцем нижньої циліндричної секції ємності за допомогою герметизуючих і амортизуючих кругових прокладок аналогічно розміщені нижня тарільчата мембрана з центральним отвором і мембрана, яка має тарільчату форму з увігнутим ободом по краях, з отворами в нижній частині і магнітострикційним перетворювачем в центральній опущеній її частині, до нижньої сторони циліндричної секції герметично і жорстко закрпілене днище з центрально установленим вихідним патрубком, забезпеченим корковим краном. 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