Диспергатор

Реферат: UA 95515 U UA 95515 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області хімічної, харчової, будівельної та іншої техніки, зокрема до пристроїв для активації суспензій і диспергування їх твердої фази. Відомий пристрій для активації цементу, який містить установлену на основі за допомогою амортизаторів раму з вібраторами, герметичну ємність з розміщеними у ній трубопроводом і гідродинамічним випромінювачем, патрубками для введення та виведення цементної суспензії і подачі надлишкового тиску (а. с. СРСР № 643345, М. Кл. В28С 5/46, опубл. в Б. В. № 3, 1979 р.). Недоліками цієї установки є: - потреба у надлишковому тиску для забезпечення роботи гідродинамічних випромінювачів; - значні витрати води; - значні габарити по висоті. Відомий пристрій для активації цементної суспензії, який містить герметичну ємність на амортизаторах, що забезпечена фігурними секціями, поєднаними між собою і утворюючими герметичний об'єм, підключений до вакуум-насоса, з розміщеними у ньому по черзі горизонтально по центру магнітострикційними перетворювачами з мембранами та п'єзокерамічними випромінювачами з тефлоновими трубками, що розміщені під ними паралельно нахиленим стінкам фігурних секцій (а. с. СРСР № 1065214, М. Кл. В28С 5/46, опубл. в Б. В. № 1, 1984 р.). Недоліками цієї установки є: - недостатня ступінь диспергування та перемішування суміші; - трудомістка робота по виготовленню ємності (фігурні секції); - недостатня продуктивність установки. Відомий також диспергатор-змішувач (патент України № 54679, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. № 3, 2003 p.), який утримує змонтовану на амортизаторах герметичну ємність із запірнороздавальною арматурою, магнітострикційний перетворювач у вигляді двох симетрично і співвісно розташованих відносно горизонтальної осі сфероподібних ковпаків з фланцями, розділених між собою амортизуючою прокладкою з центральним отвором і захищеною від механічного впливу металевими пластинами, а також розміщеними симетрично ковпакам перфорованими мембранами стаканного типу, з отвором у днищі верхньої мембрани й із закріпленими на зовнішній стороні днища мембран магнітострикційними перетворювачами, а на внутрішній стороні - перфорованими циліндричними мембранами. Недоліком диспергатора-змішувача є недостатня якість диспергування. Відомий також "Змішувач-активатор" (патент України № 42320, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. № 9, 2001 p.), який забезпечений горизонтально розміщеною і з'єднаною з корпусом ємності за допомогою прокладки і упорів рамою, мембрани розміщені концентрично одна відносно одної і симетрично відносно вертикальної осі ємності, виконана з зовнішньою і внутрішньою поверхнями у вигляді з'єднаної циліндричної і площинної поверхонь, причому зовнішня мембрана жорстко закріплена до рами і за допомогою торцевих кільцевих прокладок вільно розміщена на упорах, жорстко закріплених до кришок, при цьому внутрішня мембрана з'єднана площинною зовнішньою поверхнею з внутрішньою площинною поверхнею зовнішньої мембрани з зазором відносно кришок і виконана з повздовжньо розміщеними прорізями, а перетворювач установлений симетрично внутрішньої осі ємності і жорстко закріплений на зовнішній площинній поверхні зовнішньої мембрани. Недоліками змішувача-активатора є: - складність виготовлення напівциліндричних мембран та їх заміна в процесі експлуатації установки; - недостатня якість перемішування суміші. Як прототип прийнятий "Ультразвуковий активатор-змішувач" по патенту України № 80739, МПК В28С 5/00, опубл. в Бюл. № 11, 2013 p., який містить герметичну циліндричну ємність з кришкою, забезпеченою вхідним патрубком з корковим краном та днищем, розміщеним на амортизаторах, з центральним вихідним патрубком, обладнаним корковим краном, над яким між круговими герметизуючими і амортизуючими прокладками горизонтально установлена мембрана з отворами по периметру жорстко і центрально закріпленого магнітострикційного перетворювача з нижньої її сторони та отворами за аналогічно закріпленим з верхньої її сторони циліндричним концентратором з кришкою, забезпеченою центральним отвором. При цьому всередині нього, між верхньою стороною мембрани і кришкою, жорстко один над одним розміщені додаткові пустотні конусні концентратори - перший відкритою великою основою та отворами по її периметру; другий жорстко поєднаний своєю малою основою, повернутою вверх до такої ж основи першого концентратора, з отворами по периметру його великої основи і проміжком до внутрішньої поверхні циліндричного концентратора і т. д., при цьому останній 1 UA 95515 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 пустотний конусний концентратор повернутий відкритою великою основою вверх, а закритою малою основою з отворами жорстко упирається у верхню поверхню мембрани. Недоліками прототипу є: - недостатня якість активації та змішування диспергованих частинок твердої фази з рідиною; - складність проведення ремонтних робіт. Задачею корисної моделі є підвищення якості складових композиційних полімерних сумішей та удосконалення конструкції установки. Поставлена задача вирішується тим, що диспергатор утримує вертикально установлену герметичну конусну ємність з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком, з корковим краном та днищем, установленим на амортизаторах і забезпеченим центральним вихідним патрубком з корковим краном, над яким за допомогою кільцевих герметизуючих та амортизуючих прокладок горизонтально установлені дві притиснуті одна до одної мембрани: нижня - тарілчастої форми з центральним отвором, та верхня - горизонтальна з отворами, на якій центрально і жорстко закріплений конусний пустотний концентратор, поверхня якого виконана у вигляді сходинок і який забезпечений вхідним і вихідним патрубками для приєднання до охолоджувальної системи. Всередині конусного пустотного концентратора центрально і жорстко закріплений магнітострикційний перетворювач на верхній стороні мембрани. Ознаками прототипу, які співпадають з ознаками диспергатора, є герметична ємність, вертикально установлена на амортизаторах, забезпечена запірно-роздавальною арматурою, яка забезпечена горизонтальною мембраною із закріпленими на ній магнітострикційним перетворювачем, концентратором і мембранами. Конструктивні рішення диспергатора забезпечують ряд переваг і суттєвих відмінностей у порівнянні з прототипом, основними з яких є: 1. Частково нові поєднання ознак, що свідчить про наявність суттєвих відмінностей: нижній кінець вхідного патрубка продовжений і утворює з плоскою вершиною пустотного конусного концентратора проміжок; магнітострикційний перетворювач центрально і жорстко закріплений з верхньої сторони горизонтальної мембрани в концентраторі на рівні великої основи. 2. Заміна частини ознак новими, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: циліндричний концентратор з кришкою замінений на пустотний конусний концентратор; мембрани, розміщені в ньому замінені на сходинки, які є складовою частиною конусного концентратора і розміщені на його поверхні. 3. Введення нових ознак, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: ввігнута мембрана під горизонтально установленою мембраною; вхідний і вихідний штуцери для під'єднання до системи охолодження; пустотний конусний концентратор. 4. Враховуючи пп. 1, 2 і 3, конструктивні рішення диспергатора забезпечують нові положення ознак, нові зв'язки і взаємодії між ознаками, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей від прототипу. На кресленні наведений диспергатор у поздовжньому перерізі. Диспергатор утримує вертикально установлену герметичну конусну ємність 1 з кришкою 2, забезпеченою центральним вхідним патрубком 3, з корковим краном 4 та днищем 5, установленим на амортизаторах 6 і забезпеченим центральним вихідним патрубком 7 з корковим краном 8, над яким з допомогою кільцевих герметизуючих та амортизуючих прокладок 9 і 10 горизонтально установлені дві притиснуті одна до одної мембрани: нижня - тарілчастої форми 11 з центральним отвором 12, та верхня - горизонтальна 13 з отворами 14, на якій центрально і жорстко закріплений конусний пустотний концентратор 15, поверхня якого виконана у вигляді сходинок 16 і який забезпечений вхідним 17 і вихідним 18 патрубками для приєднання до охолоджувальної системи. Всередині конусного пустотного концентратора 15 центрально і жорстко закріплений магнітострикційний перетворювач 19 на верхній стороні мембрани 13. Диспергатор працює таким чином. При закритому корковому крані 8, включеному високочастотному генераторі (не показаний), підключеному до магнітострикційного перетворювача 19, підключеній системі охолодження (не показано) до патрубків 17 і 18 і відкритому корковому крані 4 по вхідному патрубку 3 подається суспензія, тверді складові якої підлягають диспергуванню, яка надходить на вершину конусного пустотного концентратора 15, де інтенсивність ультразвукового поля максимальна. Рух суспензії по ступенях 16 та потужна дія на неї ультразвукового поля супроводжується кавітацією, яка є більш потужним, руйнуючим тверді частинки, фактором. Продукти руйнування твердої фази якісно змішуються з рідиною суспензії дією тієї ж кавітації і турбулентним рухом рідини. Ця дія підсилюється ультразвуковим полем верхньої сторони горизонтальної мембрани 2 UA 95515 U 5 10 15 13. Проходячи через отвори 14, які діють як гідродинамічні випромінювачі, суспензія піддається впливу зустрічних ультразвукових полів нижньої сторони горизонтальної мембрани 13 та верхньої сторони мембрани 11 тарілчастої форми, турбулентному руху і кавітації. Одночасно, на всьому шляху руху суспензії, мають місце додаткові фактори руйнування твердої фази: удари і співудари, тертя між собою і об металеві поверхні вузлів установки. Через центральний отвір 12, який діє як гідродинамічний випромінювач, суспензія опускається на днище 5 і піддається дії ультразвукового поля нижньої сторони мембрани 11 тарілчастої форми. Поступове заповнення суспензією ємності 1 супроводжується дією ультразвукових полів, турбулентним рухом суспензії і явищами кавітації до повного її заповнення. Після заповнення ємності 1 частково або повністю відкривають корковий кран 8 і по патрубку 7 видаляють готову продукцію. Одночасно регулюють корковим краном 4 об'єм суспензії, що надходить по вхідному патрубку 3, і процес продовжується в безперервному режимі. Після закінчення роботи аналогічним чином промивається установка, потім виключається високочастотний генератор (не показаний), під'єднаний до магнітострикційного перетворювача 19, і відключається охолоджуюча система (не показана), під'єднана до патрубків 17 і 18. При відновленні роботи процеси повторюються. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 Диспергатор, що містить герметичну ємність, вертикально установлену на амортизаторах із запірно-роздавальною арматурою, яка забезпечена горизонтальною мембраною з розміщеними на ній магнітострикційним перетворювачем, концентратором і мембранами, який відрізняється тим, що він утримує вертикально установлену герметичну конусну ємність з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком, з корковим краном та днищем, установленим на амортизаторах і забезпеченим центральним вихідним патрубком з корковим краном, над яким за допомогою кільцевих герметизуючих та амортизуючих прокладок горизонтально установлені дві притиснуті одна до одної мембрани: нижня - тарілчастої форми з центральним отвором, і верхня - горизонтальна з отворами, на якій з верхньої сторони центрально і жорстко закріплений пустотний конусний концентратор, поверхня якого виконана у вигляді сходинок і який забезпечений вхідним і вихідним патрубками для приєднання до охолоджувальної системи, а всередині конусного пустотного концентратора центрально і жорстко закріплений магнітострикційний перетворювач на верхній стороні горизонтальної мембрани. 3 UA 95515 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