Активатор-змішувач композиційних суспензій

Реферат: UA 95521 U UA 95521 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 p.), 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 кранами, 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. 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 з 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" (Патент України № 16847, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. № 4, 1997 p., який утримує 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 з 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. Відомий також "Ультразвуковий активатор-змішувач" (Патент України № 44649, Кл. 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, який відрізняється тим, що утримує 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 отворамина рівні верхньої 1 UA 95521 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 напівзакругленою нижньою частиною. Недоліком пристрою 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. В якості найближчого аналога прийнятий "Ультразвуковий змішувач-активатор полімерних суспензій" за патентом України № 76665, МПК В28С 5/46, опубл. в Бюл. № 1 за 2013 p., який утримує конусну герметичну, вертикально установлену ємність, повернуту закругленою частиною вниз, яка установлена з допомогою шайбоподібного кронштейна на амортизаторах і забезпечена центральним вихідним патрубком з корковим краном, на якій горизонтально установлена мембрана між кільцевими герметизуючими прокладками і забезпечена по периферії отворами, а між жорстко і центрально закріпленими з верхньої її сторони магнітострикційним перетворювачем і циліндричним концентратором, отворами та кришкою з центральним вхідним патрубком з корковим краном, а з нижньої сторони мембрани жорстко і центрально закріплені пустотілий конусний концентратор з центральним отвором та додатковими дисковими мембранами, непарні з яких забезпечені відповідно центральними отворами, а парні аналогічно отворами по периферії та перфорований пустотний конусний концентратор з боковими отворами і центральним отвором стінки і закруглена вершина якого паралельні відповідно конусному концентратору та ємності і установленому з проміжками до них. Недоліками найближчого аналога є: - недостатня якість активації і змішування складових композиційних суспензій; - недосконалість конструктивних рішень установки. Задачею активатора-змішувача композиційних суспензій є підвищення якості суспензії і удосконалення конструкції установки. Задача вирішується тим, що активатор-змішувач композиційних суспензій забезпечений вертикально розміщеною ємністю, яка складається з двох секцій: верхньої циліндричної та нижньої півкульової форми, забезпеченої центральним вихідним патрубком з корковим краном, яка установлена на амортизаторах, а у верхній частині секції під кришкою з центральним вхідним патрубком, забезпеченим корковим краном, між амортизуючими і герметизуючими кільцевими прокладками, горизонтально установлена мембрана, забезпечена жорстко і центрально закріпленими знизу: магнітострикційним перетворювачем, по периметру якого в мембрані мають місце отвори; концентратором ультразвукових коливань, який установлений з проміжком до внутрішньої поверхні ємності, повторює форми секцій циліндричної і півкульової і забезпечений знизу центральним отвором великого діаметра. В середині концентратора розміщені одна над одною півкульові оболонки-концентратори, зовнішній діаметр яких відповідає внутрішньому діаметру концентратора (циліндричної та півкульової частин), при цьому перша знизу півкульова оболонка-концентратор забезпечена центральним отвором, а всі інші - перфорацією. Ознаками активатора-змішувача композиційних суспензій є герметична, вертикально установлена на амортизаторах ємність із запірно-роздавальною арматурою, в якій розміщені концентратор ультразвукових коливань і горизонтальна мембрана з магнітострикційним перетворювачем. Конструктивні рішення активатора-змішувача композиційних суспензій забезпечують нові переваги і суттєві відмінності у порівнянні з найближчим аналогом, основними з яких є: 1. Частково нові сполучення ознак, що свідчить про наявність суттєвих відмінностей: магнітострикційний перетворювач центрально і жорстко закріплений з нижньої сторони горизонтальної мембрани; оболонки-концентратори, розміщені один над одним у циліндричній частині концентратора, тому мають одну і ту ж форму і розміри. 2. Заміна частини ознак новими, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: центральний концентратор конусної форми з округленою вершиною замінений на циліндричний концентратор з півкульовою нижньою частиною; горизонтальні мембрани замінені на концентратори, форма яких повторює форму центрального концентратора. 2 UA 95521 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3. Введення нових ознак, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: центральний циліндричний концентратор з півкульовою нижньою частиною; оболонки-концентратори. 4. Враховуючи пп. 1, 2 і 3, активатор-змішувач композиційних суспензій забезпечує нове положення ознак, нові зв'язки і взаємодії між ознаками. На фігурі приведений активатор-змішувач композиційних суспензій у поздовжньому перерізі. Активатор-змішувач композиційних суспензій забезпечений вертикально розміщеною ємністю, яка складається з двох секцій: верхньої циліндричної 1 та нижньої півкульової форми 2, забезпеченої центральним вихідним патрубком 3 з корковим краном 4, яка установлена на амортизаторах 5. В верхній частині секції 1 під кришкою 6 з центральним вхідним патрубком 7, забезпеченим корковим краном 8, між амортизуючими і герметизуючими кільцевими прокладками 9 і 10, горизонтально установлена мембрана 11, яка забезпечена жорстко і центрально закріпленими знизу: магнітострикційним перетворювачем 12, по периметру якого в мембрані 11 мають місце отвори 13; концентратором 14 ультразвукових хвиль, який установлений з проміжком до внутрішньої поверхні ємності, повторює форми секцій циліндричної 1 і півкульової 2 і забезпечений знизу центральним отвором 15 великого діаметра. В середині концентратора 14 розміщені одна над одною півкульові оболонки-концентратори 16, зовнішній діаметр яких відповідає внутрішньому діаметру концентратора 14 (циліндричної та півкульової частин). При цьому перша знизу півкульова оболонка-концентратор 17 забезпечена центральним отвором 18, а всі інші - перфорацією 19. Активатор-змішувач композиційних суспензій працює таким чином. При закритому корковому крані 4, ввімкненому генераторі (не показаний) ультразвукових хвиль, під'єднаному до магнітострикційного перетворювача 12 і відкритому корковому крані 8 по вхідному патрубку 7 в ємність подають суспензію для її активації. Надходячи на мембрану 11 дисперсна суспензія піддається дії випромінюваного нею ультразвукового поля, яке викликає в її турбулентних потоках кавітаційні явища, які є потужним фактором диспергування твердих частинок та ефективним засобом змішування продуктів руйнування цих частинок з рідиною, що приводить до значного збільшення її питомої поверхні і відповідно збільшення активності суспензії в подальшому її використанні. Проходячи через отвори 13, які діють як циліндричні концентратори і гідродинамічні випромінювачі, суспензія охолоджує магнітострикційний перетворювач 12, піддається дії ультразвукових полів його корпуса та верхньої сторони першої півкульової оболонкиконцентратора 16. Через отвори 19, які діють аналогічно отворам 13, суспензія надходить в простір між першою і другою півкульовими оболонками-концентраторами 16 і піддається дії випромінюваних ультразвукових полів нижньої сторони першої і верхньої сторони другої оболонки-концентраторів 16 і т. д. При виході через отвір 18 в нижню секцію 2 півкульової форми суспензія піддається інтенсивній дії ультразвукового поля, випромінюваного зовнішньою стороною концентратора 14 ультразвукових хвиль, яка продовжується і при заповненні верхньої циліндричної секції 1 ємності. На всьому шляху переміщення, таким чином діє кавітація. При заповненні ємності дисперсною суспензією частково або повністю відкривають корковий кран 4 і по вихідному патрубку 3 видаляють активовану суспензію для подальшого використання. Одночасно корковим краном 8 регулюють об'єм дисперсної суміші, яка надходить по вхідному патрубку в ємність для активації, і процес продовжується в безперервному режимі. Після закінчення роботи установка промивається аналогічним чином, а далі, вимикається (не показаний) генератор ультразвукових хвиль. При відновленні роботи установки процеси повторюються. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Активатор-змішувач композиційних суспензій, що містить герметичну, вертикально установлену на амортизаторах ємність з запірно-роздавальною арматурою, з розміщеними в ній концентраторами ультразвукових коливань і горизонтальною мембраною з магнітострикційним перетворювачем ультразвукових коливань, який відрізняється тим, що вертикально розміщена ємність складається з двох секцій: верхньої циліндричної та нижньої півкульової форми, забезпеченої центральним вихідним патрубком з корковим краном, яка установлена на амортизаторах, а в верхній частині секції під кришкою з центральним вхідним патрубком, забезпеченим корковим краном, між амортизуючими і герметизуючими кільцевими прокладками горизонтально установлена мембрана, забезпечена жорстко і центрально закріпленими знизу: 3 UA 95521 U 5 магнітострикційним перетворювачем, по периметру якого в мембрані мають місце отвори; концентратором ультразвукових коливань, який установлений з проміжком до внутрішньої поверхні ємності, повторює форми секцій, циліндричної і півкульової, і забезпечений знизу центральним отвором великого діаметра, всередині концентратора розміщені одна над одною півкульові оболонки-концентратори, зовнішній діаметр яких відповідає внутрішньому діаметру концентратора (циліндричної та півкульової частин), при цьому перша знизу півкульова оболонка-концентратор забезпечена центральним отвором, а всі інші - перфорацією. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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