Змішувач-диспергатор композиційних сумішей

Реферат: UA 95524 U UA 95524 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі будівельної, харчової та хімічної техніки, зокрема до установок для диспергування і змішування мінеральних речовин. Відомий пристрій для активації цементу, утримуючий установлену на основі за допомогою амортизаторів раму з вібраторами, герметичну ємність з розміщеними у ній трубопроводом і гідродинамічним випромінювачем, патрубками для вводу та виводу цементної суспензії і подачі надлишкового тиску (а. с. СРСР №643345, Кл. В28С 5/46, опубл. в Б. В. №3, 1979 p.). Відомий пристрій для активації цементної суспензії, установленої на основі, за допомогою амортизаторів, раму з вібраторами, всередині якого розміщена на амортизаторах ємність, виконана у вигляді розміщених одна під одною лійкоподібних секцій, днище кожної з яких з'єднано з трубопроводом, а його гідродинамічний випромінювач установлений із зазором відносно нижче лежачої сторони секції. Ємність забезпечена також патрубками для вводу, 3 виводу цементної суспензії і забезпечення надлишкового тиску (а. с. СРСР №874378, М.Кл . В28С 5/46, надр. Б. В. №39, 1981 p.). Недоліком цих винаходів є те, що вони призначені для диспергування мінеральних речовин при наявності значного надлишкового тиску, необхідного для забезпечення роботи гідродинамічних випромінювачів і значної витрати води у процесі одержання ультразвукових коливань. Відома установка для активації цементної суспензії, яка утримує ємність на амортизаторах, забезпечену фігурними секціями, з'єднаними між собою і утворюючими герметичний об'єм, підключений до вакуум-насоса, з установленими в ньому почергово горизонтально по центру магнітострикційними перетворювачами з мембранами і п'єзокерамічними випромінювачами з тефлоновими трубками, розміщеними під ними паралельно нахилених стінок фігурних секцій (а. 3 с. СРСР №1065214, М.Кл . В28С 5/46, надр. Б. В. №1, 1984 р.). Недоліками цієї установки є: - недостатній ступінь диспергування і перемішування суміші; - значна трудомісткість у виготовлені ємності (фігурні секції); - низька продуктивність із-за великої подовженості переміщення суспензії; - значні затрати електроенергії. Відомий також пристрій для активації цементної суспензії по а. с. СРСР №1175720, 4 М.Кл В28С 5/46, надр. в Б. В. № 32 за 1985 p., який забезпечений закріпленими в днищі магнітострикційним перетворювачем з паралельно валам випромінюючою пластиною, причому вали виконані різношвидкісними, один із яких високошвидкісний виконаний з закріпленими на ньому дисками, які чергуються з шайбами, а низькошвидкісний - у вигляді пустотілого барабана з кільцевими канавками для входу швидкісного вала. Недоліком пристрою є: - недостатній ступінь диспергування твердих частинок та їх перемішування; - відсутність умов для одержання найбільш потужного диспергатора твердих частинок явища кавітації. Відома також установка для активації цементної суспензії по а. с. СРСР №1451027, М. Кл. В26С 5/46, надр. в Б. В. № 2 за 1989 p., яка забезпечена лійками, кожна з яких розміщена під мембраною, змонтованою на ємності з допомогою кільця і прокладки, розміщеної паралельно осі ємності, а кожний із послідовних - в днищі мембрани, виповненої тарілчастої форми з перфорованою відбортовкою, причому кожний перетворювач розміщений на днищі мембрани. Недоліками установки є: - недостатній ступінь диспергування твердої фази в суміші; - недосконалість конструкції вузлів установки. Як найближчий аналог прийнята "Установка для диспергування складових композиційних полімерних матеріалів" по патенту України №76626, МПК В28С 5/46, опубл. в Бюл. №1, 2013 p., яка утримує герметичну циліндричну ємність, установлену на амортизаторах, з розміщеними в ній мембраною з магнітострикційним перетворювачем, концентратори ультразвукових коливань та запірно-роздавальну арматуру, яку вона містить герметичну вертикально установлену ємність, яка складається з вертикальної секції з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном, і нижньої секції з днищем, установленим на амортизаторах і забезпеченим центральним вихідним патрубком з корковим краном, між якими за допомогою герметизуючих та амортизуючих прокладок установлена горизонтальна мембрана з центральним отвором і отворами по краях, на якій центрально і жорстко установлена кільцева мембрана з отворами, до якої центрально і жорстко з нижньої сторони установлений магнітострикційний перетворювач, а по зовнішньому контуру мембрани - циліндричний концентратор, при цьому з нижньої сторони горизонтальної мембрани центрально і жорстко 1 UA 95524 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 установлені з проміжками між ними концентратори стаканної форми, бокові стінки яких перфоровані отворами. Недоліками найближчого аналога є: - недостатня якість активації і змішування полімерної суміші; - недосконалість конструкції установки. Задачею змішувача-диспергатора композиційних сумішей є підвищення їх якості і удосконалення конструкції установки. Задача вирішується тим, що змішувач-диспергатор композиційних сумішей утримує вертикально установлену конусну ємність, установлену на амортизаторах за допомогою кругового фланця, з днищем, забезпеченим центральним вихідним патрубком з корковим краном та кришкою з центральним вихідним патрубком, обладнаним корковим краном, під якою між круговими герметизуючими і амортизуючими прокладками горизонтально установлена мембрана з отворами по контуру жорстко і центрально закріпленого магнітострикційного перетворювача з верхньої сторони, а з нижньої сторони мембрани закріплений концентратор ультразвукових коливань, який складається з першого концентратора у вигляді кругового півкульового жолоба, верхня сторона якого жорстко і центрально закріплена до нижньої сторони мембрани, а нижні сторони стикуються між собою, який забезпечений отворами найнижчих їх частинах та отворами, співпадаючими з внутрішньою поверхнею жорстко і центрально закріпленого аналогічно другого концентратора менших розмірів аналогічної форми з аналогічними отворами, до якого аналогічно кріпиться аналогічний концентратор меншого розміру з аналогічними отворами і т.д., а до останнього концентратора з аналогічними отворами кріпиться центрально півкульовий концентратор з центральним отвором, при цьому проміжки між внутрішньою стінкою конусної ємності і зовнішніми стінками кругових концентраторів одинакові. Ознаками змішувача-диспергатора композиційних сумішей, які співпадають з ознаками найближчого аналога є: герметична, вертикально установлена на амортизаторах ємність з запірно-роздавальною арматурою, у якій на горизонтально установленій мембрані розміщені: магнітострикційний перетворювач, концентратори і мембрани. Конструктивні рішення змішувача-диспергатора композиційних сумішей забезпечують ряд переваг і суттєвих відмінностей, основними з яких є: 1. Частково нове поєднання ознак, що свідчить про наявність суттєвих відмінностей: амортизатори, розміщені на рівні середини ємності під круговим фланцем; горизонтальна мембрана, установлена між кільцевими герметизуючими і амортизуючими прокладками під кришкою ємності. 2. Заміна частини ознак новими, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: закріплений магнітострикційний перетворювач з нижньої сторони випуклої мембрани замінений на горизонтальну мембрану з магнітострикційним перетворювачем, центрально і жорстко закріплений з верхньої її сторони; циліндрична ємність, яка складається з двох секцій замінена на ємність конусної форми, повернутою меншою основою вниз. 3. Введення нових ознак, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: концентратори форми кругових півкульових жолобів, які зменшуються зверху вниз. 4. Враховуючи пп. 1, 2 і 3, конструктивні рішення змішувача-диспергатора композиційних сумішей забезпечують нові взаємоположення ознак, нові зв'язки і взаємодії між ознаками. На кресленні приведений змішувач-диспергатор композиційних сумішей у поздовжньому перерізі. Змішувач-диспергатор композиційних сумішей утримує вертикальну конусну ємність 1, установлену на амортизаторах 2 за допомогою кругового фланця 3, з днищем 4, забезпеченим центральним вихідним патрубком 5 з 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 контуру жорстко і центрально закріпленого магнітострикційного перетворювача 14 з верхньої сторони, а з нижньої сторони мембрани 12 закріплений концентратор ультразвукових коливань, який складається з першого концентратора 15 у вигляді кругового півкульового жолоба, верхня сторона якого жорстко і центрально закріплена до нижньої сторони мембрани 12, а нижні сторони стикуються між собою, який забезпечений отворами 16 в найнижчих їх частинах та отворами 17, співпадаючими з внутрішньою поверхнею жорстко і центрально закріпленого аналогічно другого концентратора 18 менших розмірів аналогічної форми з аналогічними отворами 19 і 20, до якого аналогічно кріпиться аналогічний концентратор 21 меншого розміру з аналогічними отворами 23 і 24 і т.д., а до останнього концентратора 22 з аналогічними отворами 23 і 24 кріпиться центрально півкульовий концентратор 25 з центральним отвором 26, 2 UA 95524 U 5 10 15 20 25 30 35 при цьому проміжки між внутрішньою стінкою конусної ємності 1 і зовнішніми стінками кругових концентраторів 15, 18, 21 і 22 одинакові. Змішувач-диспергатор композиційних сумішей працює таким чином: 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 в ємність 1 подають суспензію для її диспергування і змішування з метою підвищення активності шляхом багатократного збільшення питомої поверхні твердої фази і якісного змішування продуктів диспергування з рідиною. Надійшовши на корпус магнітострикційного перетворювача 14, суспензія охолоджує його і одночасно піддається дії випромінюваних ним ультразвукових полів та ультразвукового поля випромінюваного верхнього верхньою стороною мембрани 12. Під дією ультразвукових хвиль 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. Пройшовши отвори 13, які діють, як і всі інші отвори, як циліндричні концентратори і гідродинамічні випромінювачі, суспензія поступає в поля концентрованої дії ультразвукових полів випромінюваних і сфокусованих круговими півкульовими жолобами першого концентратора 15, а далі в такі ж умови поступає суспензія через отвори 16 і 17 в концентратор 18 і т.д. Чим нижче опускається суспензія, тим інтенсивність ультразвукового поля, як і кавітації та супутніх факторів активації, підвищуються. Надійшовши в півкульовий концентратор 25, суспензія піддається сфокусованій дії ультразвукового поля внутрішньою його поверхнею і через отвір 26 поступово знизу вверх заповнює ємність 1, піддаючись ультразвуковій дії зовнішніх полів півкульового концентратора 25 та бокових сторін кругових концентраторів 22, 21, 18, 15 і нижньої сторони мембрани 12, чим забезпечується дія кавітації по всьому об'єму ємності. Після того, як суспензія заповнила ємність 1 до рівня мембрани 12, частково або повністю відкривають корковий кран 6 і по вихідному патрубку 5 видаляють активовану і змішану суспензію для її подальшого використання, а установка продовжує працювати у безперервному режимі. При цьому коркові крани 5 і 9 виконують роль регуляторів заданого рівня заповнення суспензією ємності 1, об'ємів суспензії, яка видаляється і надходить в ємність 1. Після закінчення роботи установку промивають аналогічним чином, після чого вимикають високочастотний генератор (не показаний) магнітострикційного перетворювача 14. При відновленні роботи процеси повторюються. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 55 Змішувач-диспергатор композиційних сумішей, що містить герметичну, вертикально установлену на амортизаторах, ємність із запірно-роздавальною арматурою, у якій на горизонтальній мембрані жорстко і центрально закріплені: магнітострикційний перетворювач, мембрани і концентратори, який відрізняється тим, що він містить вертикально установлену конусну ємність, установлену на амортизаторах за допомогою кругового фланця, з днищем, забезпеченим центральним вихідним патрубком з 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 контуру жорстко і центрально закріпленого магнітострикційного перетворювача з верхньої сторони, а з нижньої сторони мембрани закріплений концентратор ультразвукових коливань, який складається з першого концентратора у вигляді кругового півкульового жолоба, верхня сторона якого жорстко і центрально закріплена до нижньої сторони мембрани, а нижні сторони стикуються між собою, який забезпечений отворами в найнижчих їх частинах та отворами, співпадаючими з внутрішньою поверхнею жорстко і центрально закріпленого аналогічно другого концентратора менших розмірів аналогічної форми з аналогічними отворами, до якого кріпиться аналогічний концентратор меншого розміру з аналогічними отворами і т.д., а до останнього концентратора з аналогічними отворами кріпиться центрально півкульовий концентратор з центральним отвором, при цьому проміжки між внутрішньою стінкою конусної ємності і зовнішніми стінками кругових концентраторів однакові. 3 UA 95524 U 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