Ультразвуковий змішувач-активатор полімерних сумішей

Реферат: UA 95514 U UA 95514 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, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. № 6-1, 1994 р), яка забезпечена лійками, 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 розмішений 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 В28С 5/46, 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 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 з допомогою пружини 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, МПК 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 "Диспергатор" (патент України № 4819, МПК В28С 5/46, опубл. в Бюл. № 7-1, 1994 p.), який забезпечений втулками, розміщеними на боковій поверхні ємності між мембранами по периферії, а в парних - в центрі, при цьому площина поперечного розрізу центрального отвору дорівнює сумі площин поперечних розрізів отворів по периферії. Недоліками диспергатора є: - низька ступінь диспергування твердих частинок в рідині із-за відсутності кавітації; - недостатня якість змішування складових суспензії за тією ж причиною. Як найближчий аналог прийнятий "Ультразвуковий змішувач-активатор" (патент України № 26965, МПК В28С 5/46, опубл. в Бюл. № 16, 2007 p.), який містить вертикально установлену герметичну конусну ємність, повернуту малою основою вниз, розміщену на амортизаторах і обладнану днищем з центральним вихідним патрубком, забезпеченим корковим краном, на великій основі якого, під кришкою, центральний вхідний патрубок з корковим краном. Між герметизуючими і амортизуючими кільцевими прокладками горизонтально установлена мембрана з вигнутою вниз центральною частиною та отворами, до якої з верхньої сторони жорстко і центрально установлена випукла мембрана з магнітострикційним перетворювачем ультразвукових коливань жорстко і центрально закріпленим з її нижньої сторони між отворами по його контуру та отворами в нижній крайній випуклій зоні, при цьому до нижньої сторони горизонтально установленої мембрани по периферії жорстко і центрально закріплений великою основою пустотний конусний концентратор жорстко і горизонтально в одній площині з проміжками по всій його висоті, закріплений стрижнями-концентраторами з однаковими проміжками між вільними кінцями в центральній зоні. Недоліками найближчого аналога є: 1 UA 95514 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - недостатня якість активації і змішування полімерної суміші; - недосконалість конструкції установки. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення якості сумішей і суспензій та удосконалення конструкції установки. Задача вирішується тим, що ультразвуковий змішувач-активатор полімерних сумішей містить герметичну, вертикально установлену конусну ємність з шайбоподібним ободом, яка установлена на амортизаторах і забезпечена днищем з центральним вихідним патрубком, забезпеченим корковим краном та кришкою з центральним вхідним патрубком, обладнаним корковим краном, під якою між круговими герметизуючими і амортизуючими прокладками горизонтально установлена мембрана з отворами по периметру, жорстко і центрально закріпленого з її верхньої сторони магнітострикційного перетворювача ультразвукових коливань та отворами, розміщеними за циліндричним концентратором аналогічно закріпленим з тієї ж сторони, а з нижньої сторони мембрани жорстко і центрально закріплений центральний стрижень-концентратор, до якого однією стороною та до нижньої сторони мембрани аналогічно закріплений перший круговий двохвильовий концентратор з отворами та аналогічні кругові концентратори, а другою - до вище закріпленого кругового двохвильового концентратора більшого розміру з проміжками. Загальними ознаками для ультразвукового змішувача-активатора полімерних сумішей і найближчого аналога є: герметична, вертикально установлена, на амортизаторах, конусна ємність із запірно-роздавальною арматурою, в якій на мембрані, під кришкою, центрально і жорстко закріплений магнітострикційний перетворювач та поєднані з ними концентратори ультразвукових коливань. Конструктивними рішеннями установка для змішування і активації полімерних сумішей забезпечує ряд переваг і суттєвих відмінностей у порівнянні з найближчим аналогом, основними з яких є: 1. Частково нові поєднання ознак, що свідчить про наявність суттєвих відмінностей: під кришкою ємності, між кільцевими герметизуючими і амортизуючими прокладками розміщена одна мембрана, замість двох мембран і відігнутої частини пустотного конусного концентратора; магнітострикційний перетворювач жорстко і центрально закріплений з верхньої сторони горизонтальної мембрани. 2. Заміна частини ознак іншими, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: випукла мембрана з магнітострикційним перетворювачем і ввігнута мембрана замінені на горизонтально установлену плоску мембрану з магнітострикційним перетворювачем; стрижневі концентратори розміщені у пустотному конусному концентраторі замінені на кільцеві ввігнуті концентратори. 3. Введення нових ознак, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: циліндричний концентратор закріплений з верхньої сторони горизонтальної мембрани; горизонтальна мембрана; кільцеві концентратори ввігнутої форми, розміри яких зменшуються зверху вниз і утворюють в сукупності один потужний концентратор; центральний концентратор форми стрижня. 4. Враховуючи пп. 1, 2 і 3, конструктивні рішення ультразвукового змішувача-активатора полімерних сумішей забезпечують нові взаємоположення ознак, нові зв'язки і взаємодії між ознаками, що теж підтверджує про наявність суттєвих відмінностей від прототипу. Ультразвуковий змішувач-активатор полімерних сумішей приведений на кресленні у поздовжньому перерізі. Ультразвуковий змішувач-активатор полімерних сумішей утримує герметичну, вертикально установлену конусну ємність 1 з шайбоподібним ободом 2, яка установлена на амортизаторах 3 і забезпечена днищем 4 з центральним вихідним патрубком 5, забезпеченим корковим краном 6 та кришкою 7 з центральним вхідним патрубком 8, обладнаним корковим краном 9, під якою між круговими герметизуючими і амортизуючими прокладками 10 і 11 горизонтально установлена мембрана 12 з отворами 13 по периметру, жорстко і центрально закріпленого з її верхньої сторони магнітострикційного перетворювача 14 ультразвукових коливань та отворами 15, розміщеними за циліндричним концентратором 16 аналогічно закріпленим з тієї ж сторони, а з нижньої сторони мембрани 12 жорстко і центрально закріплений центральний стриженьконцентратор 17, до якого однією стороною та до нижньої сторони мембрани 12 аналогічно закріплений перший круговий двохвильовий концентратор 18 з отворами 19 і 20 та аналогічні кругові двохвильові концентратори жорстко і центрально закріплені однією стороною до центрального стрижень-концентратора 17, а другою - до вище закріпленого кругового двохвильового концентратора більшого розміру з проміжками. Ультразвуковий змішувач-активатор полімерних сумішей працює таким чином: 2 UA 95514 U 5 10 15 20 25 30 При закритому корковому крані 6 вихідного патрубка 5, ввімкненому високочастотному генераторові (не показаний) магнітострикційного перетворювача 14 і відкритому корковому крані 9 по вхідному патрубку 8 подають суспензію для її диспергування і змішування з метою активації шляхом багатократного збільшення питомої поверхні твердих частинок та змішування продуктів їх диспергування з рідиною. Надійшовши на корпус магнітострикційного перетворювача 14, суспензія охолоджує його і одночасно піддається ультразвуковій дії полів випромінюваних його сторонами, верхньою стороною мембрани 12 та внутрішньою стороною циліндричного концентратора 16. В процесі дії на суспензію ультразвукових потоків виникають явища кавітації, які є потужними деструкторами твердої фази в рідині і активними змішувачами продуктів руйнування твердих частинок з рідиною. Дію кавітації доповнюють удари і співудари твердих частинок, їх тертя та механічна ерозія. Через отвори 13, які діють, як і всі інші отвори, як циліндричні концентратори і гідродинамічні випромінювачі, суспензія піддається ультразвуковій дії полів випромінюваних нижньою стороною мембрани 12 та верхньої сторони першого кругового двохвильового концентратора 18, а, пройшовши отвори 19 і 20, - ультразвуковій дії нижньої сторони першого кругового двохвильового концентратора 18 і верхньої сторони другого аналогічного концентратора і т.д. Конструктивне рішення разом взятих кругових двохвильових концентраторів представляє собою, разом з центральним стрижнем-концентратором 17, загальний концентратор ультразвукових коливань, тому потужність кавітаційної і супутніх дій на деструкцію твердих частинок в рідині наростає зверху вниз. Пройшовши останні отвори 19 і 20, суспензія заповнює ємність 1 і одночасно піддається ультразвуковій дії полів бокових сторін концентраторів 18, чим забезпечується дія кавітації у всій ємності 1. При заповненні ємності до рівня мембрани 12 частково або повністю відкривають корковий кран 6 і по вихідному патрубку 5 видаляють активовану і змішану суспензію для подальшого її використання, а установка продовжує працювати у безперервному режимі. При цьому коркові крани 6 і 9 виконують роль регуляторів підтримання заданого рівня в ємності, об'ємів видалення і подачі суспензії. Після закінчення роботи установку промивають аналогічним чином, а далі вимикають високочастотний генератор (не показаний) магнітострикційного перетворювача 14. При відновленні роботи процеси повторюються. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 50 Ультразвуковий змішувач-активатор полімерних сумішей, що містить герметичну, вертикально установлену, на амортизаторах, конусну ємність з запірно-роздавальною арматурою, у якій розміщені мембрана з центрально і жорстко закріпленим магнітострикційним перетворювачем і концентратори ультразвукових коливань, жорстко зв'язаних з ними, який відрізняється тим, що містить герметичну, вертикально установлену конусну ємність з шайбоподібним ободом, яка установлена на амортизаторах і забезпечена днищем з центральним вихідним патрубком, забезпеченим корковим краном та кришкою з центральним вхідним патрубком, обладнаним корковим краном, під якою між круговими герметизуючими і амортизуючими прокладками горизонтально установлена мембрана з отворами по периметру, жорстко і центрально закріпленого з її верхньої сторони магнітострикційного перетворювача ультразвукових коливань та отворами, розміщеними за циліндричним концентратором аналогічно закріпленим з тієї ж сторони, а з нижньої сторони мембрани жорстко і центрально закріплений центральний стрижень-концентратор, до якого однією стороною та до нижньої сторони мембрани аналогічно закріплений перший круговий двохвильовий концентратор з отворами та аналогічні кругові двохвильові концентратори жорстко і центрально закріплені однією стороною до центрального стрижень-концентратора, а другою - до вище закріпленого кругового двохвильового концентратора більшого розміру з проміжками. 3 UA 95514 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко 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