Ультразвуковий активатор-змішувач

Реферат: UA 90610 U UA 90610 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 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 за 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 тарілчастої 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 р.], 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, де 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, що 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, який розміщений 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 диспергатор-змішувач 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 і закріплена до внутрішніх сторін кришки та циліндричної ємності за допомогою кільцевих амортизуючих прокладок і кронштейнів, причому відзеркалювач 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 диспергатор-змішувач 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 повільного видалення активованої суспензії. Як найближчий аналог прийнятий "Активатор мінеральних речовин" по патенту України № 69193, МПК В28С 5/46, опубл. в Бюл. № 8 за 2012 р. Активатор мінеральних речовин містить вертикально розміщену на амортизаторах установку, забезпечену низькочастотним вібратором горизонтальних коливань; герметичні ємності; п'єзокерамічні випромінювачі та запірно-роздавальну арматуру. Причому він утримує нижню герметичну ємність, установлену в об'ємній рамі, яка забезпечена вібратором вертикальних коливань, жорстко встановленим по вертикальній осі в нижній її частині, вібраторами горизонтальних коливань, жорстко і симетрично установленими по обидві її 1 UA 90610 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 сторони, і яка розміщена на амортизаторах, а в ємності ексцентрично встановлений трубчастий п'єзокерамічний випромінювач, всередині якого проходить труба для подачі суспензії. Недоліками найближчого аналога є: - низька якість активації та змішування складових суспензії; - низькочастотна вібраційна дія в процесі активації та змішування суспензії. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення конструкції ультразвукового активатора-змішувача та підвищення якості суспензії. Поставлена задача вирішується тим, що активатор-змішувач містить вертикально установлену циліндричну ємність, з днищем та кришкою, днище встановлене на амортизаторах, забезпечене вихідним патрубком з корковим краном та центральним патрубком з корковим краном для подачі охолоджувальної рідини, який переходить в стрижень з отворами в його нижній і верхній частинах, що переходить у вихідний патрубок з корковим краном, кришка з центральним вхідним патрубком, обладнаним корковим краном, при цьому на центральному вхідному патрубку над днищем установлена герметизуюча і амортизуюча кільцева прокладка, а на вихідному патрубку під кришкою встановлена такого ж призначення кільцева прокладка, до яких примикають краї напівкругових мембран, розділених між собою вертикальними герметизуючими і амортизуючими прокладками з відповідно жорстко і симетрично установленими з їх внутрішньої сторони магнітострикційними котушками з котушками зворотного зв'язку між ними, а в вертикальному плані мембрани стикуються зі згаданими вертикальними прокладками за допомогою хомутів. Спільними ознаками ультразвукового активатора-змішувача і найближчого аналога є герметична вертикально установлена на амортизаторах циліндрична ємність із запірнороздавальною арматурою, яка під'єднана до вакуумної системи і забезпечена джерелами високочастотних коливань. Конструктивні рішення ультразвукового активатора-змішувача забезпечують ряд суттєвих відмінностей і переваг у порівнянні з найближчим аналогом, основними з яких є: 1. Заміна частини ознак новими, що вказує на наявність суттєвих відмінностей: ємність прототипу, яка складається з двох секцій циліндричної форми замінена на ємність циліндричної форми; п'єзокерамічні випромінювачі з тефлоновими трубками у прототипу замінені на магнітострикційні перетворювачі з мембранами. 2. Частково нові сполучення ознак, що теж свідчить на наявність суттєвих відмінностей: низькочастотний вібратор горизонтальних коливань і аналогічний вібратор вертикальних коливань, разом з рамою, не використані, оскільки їх функції у корисній моделі виконують явища кавітації, які виникають в турбулентних потоках ультразвукових полів. 3. Введення нових ознак, що свідчить про наявність суттєвих відмінностей: магнітострикційні перетворювачі з мембранами для створення потужного кавітаційного поля. 4. Враховуючи викладене в пп. 1, 2 і 3 ультразвуковий активатор-змішувач забезпечує нові взаємоположення ознак, нові зв'язки і взаємодію між ознаками. На кресленні наведений ультразвуковий активатор-змішувач у розрізі. Ультразвуковий активатор-змішувач містить вертикально установлену циліндричну ємність 1, з днищем 2 та кришкою 13. Днище 2 встановлене на амортизаторах 3, забезпечене вихідним патрубком 4 з корковим краном 5 та центральним патрубком 6 з корковим краном 7 для подачі охолоджувальної рідини, який переходить в стрижень 8 з отворами в його нижній 9 і верхній 10 частині, що переходить у вихідний патрубок 11 з корковим краном 12. Кришка 13 з центральним вхідним патрубком 14, обладнаним корковим краном 15. При цьому на центральному вхідному патрубку 7 над днищем 2 установлена герметизуюча і амортизуюча кільцева прокладка 16, а на вихідному патрубку 11 під кришкою 13 встановлена такого ж призначення кільцева прокладка 17, до яких примикають краї напівкругових мембран 18 і 19, розділених між собою вертикальними герметизуючими і амортизуючими прокладками (не показані) з відповідно жорстко і симетрично установленими з їх внутрішньої сторони магнітострикційними котушками 20 і 21 та 22 і 23 з котушками зворотного зв'язку 24 і 25 між ними, а в вертикальному плані мембрани 18 і 19 стикуються зі згаданими вертикальними прокладками (не показані) за допомогою хомутів 26 і 27. Ультразвуковий активатор-змішувач працює наступним чином. При закритому корковому крані 5 вихідного патрубка 4, відкритих коркових кранах 7 і 12 системи охолодження (не показана), ввімкненому високочастотному генераторові (не показаний) котушок 20, 21, 22 і 23 магнітострикційного перетворювача і котушок 24 і 25 зворотного зв'язку та корковому крані 15 по вхідному патрубку 14 в ємність 1 подають дисперсну суміш для активації і змішування. 2 UA 90610 U 5 10 15 Активація дисперсної суміші полягає в багатократному збільшенню питомої поверхні твердої фази в рідині та якісного змішування продуктів руйнування з рідиною. Пройшовши патрубок 14 дисперсна суспензія надходить в ємність 1 і піддається дії ультразвукових полів напівкругових мембран 18 і 19. Під дією ультразвукових коливань, випромінюваних зовнішньою стороною цих мембран, в турбулентних потоках суспензії виникають кавітаційні явища, які є потужними деструкторами твердих частинок в рідині і активними змішувачами продуктів руйнування з рідиною. Крім дії кавітації в ультразвукових полях мають місце удари і співудари твердих частинок, їх тертя та механічна ерозія, що збільшує ефективність активації і змішування складових суспензії. При досягненні суспензією заданих якісних показників, частково або повністю відкривають корковий кран 5 і по вихідному патрубку 4 видаляють активовану суспензію для її подальшого використання, а установка продовжує працювати у безперервному режимі. Після закінчення роботи установку промивають аналогічним чином, після чого вимикають високочастотний генератор ультразвукових коливань (не показаний) і перекривають коркові крани 7 і 12 охолоджувальної системи (не показана). При відновленні роботи процеси повторюються. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 Ультразвуковий активатор-змішувач, що містить герметичну, вертикально установлену на амортизаторах, циліндричну ємність із запірно-роздавальною арматурою, з'єднаною з вакуумною системою і забезпеченою джерелами високочастотних коливань, який відрізняється тим, що містить вертикально установлену циліндричну ємність, з днищем та кришкою, днище встановлене на амортизаторах, забезпечене вихідним патрубком з корковим краном та центральним патрубком з корковим краном для подачі охолоджувальної рідини, який переходить в стрижень з отворами в його нижній і верхній частинах, що переходить у вихідний патрубок з корковим краном, кришка з центральним вхідним патрубком, обладнаним корковим краном, при цьому на центральному вхідному патрубку над днищем установлена герметизуюча і амортизуюча кільцева прокладка, а на вихідному патрубку під кришкою встановлена такого ж призначення кільцева прокладка, до яких примикають краї напівкругових мембран, розділених між собою вертикальними герметизуючими і амортизуючими прокладками з відповідно жорстко і симетрично установленими з їх внутрішньої сторони магнітострикційними котушками з котушками зворотного зв'язку між ними, а в вертикальному плані мембрани стикуються зі згаданими вертикальними прокладками за допомогою хомутів. 3 UA 90610 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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