Ультразвуковий диспергатор “удод”

Реферат: UA 72791 U UA 72791 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до техніки диспергування рідин і може бути використана при приготуванні різних дрібнодисперсних рідких середовищ, наприклад, паливоповітряних сумішей, гомогенних і дрібнодисперсних емульсій і суспензій. Відомий "Ультразвуковий пристрій «Удод» для отримання суспензій і емульсій" (Авт. св. СРСР № 827139, МПК-3 B01F 11/02, В06В 1/18, опубл. 07.05.81 р., бюл. 17, 1981 p.), що містить корпус, патрубок подачі перегрітої пари і співвісні розміщені в корпусі сопло, вкладиш з гвинтовою нарізкою і осьовим отвором і вихрову камеру, причому сопло закріплене в осьовому отворі вкладиша, а патрубок подачі перегрітої пари встановлений коаксіально усередині сопла. Недоліками відомого пристрою є конструктивна складність пристрою і невисока ефективність роботи пристрою з огляду на те, що зона диспергування компонентів розташована усередині вихрової камери, що приводить до функціональної залежності продуктивності пристрою від розміру вихрової камери. Найбільш близьким по технічній суті і технічному результату, який досягається, і вибраний як прототип є "Ультразвуковий диспергатор" (Патент України № 62102, МПК В0IF 11/02 (2006.01), В06В 1/18 (2006.01), бюл. 15, 2011 p.), що включає корпус пристрою, вихрову камеру з входом активного диспергуючого компонента-газу (далі - АДК-г), патрубок подачі пасивного диспергованого компонента-рідини (далі - ПДК-р), який розташований по осі вихрової камери, крім того, пристрій має об'ємну зону ультразвукового диспергування компонентів (далі - ОЗ-УЗДК), при цьому ОЗ-УЗ-ДК розташована поза вихровою камерою, корпус пристрою виконаний у вигляді вихрової камери, причому вхід АДК-г у вихрову камеру розташований тангенціально, при цьому патрубок подачі ПДК-р жорстко укріплений в підставі корпусу, а її вільний кінець розташований зовні вихрової камери в зоні ОЗ-УЗ-ДК і на нім розташований акустичний ультразвуковий випромінювач (далі - АУЗВ), крім того, пристрій додатково містить відбивач АДК-г, укріплений на верхній частині корпусу, зовнішня поверхня якого виконана у вигляді квадратних в плані еквідистантних проточок пилкоподібного профілю, при цьому вихрова камера має кільцеподібний вихідний отвір, утворений внутрішньою поверхнею направляючої трубки АДК-г, укріпленої у вихідному отворі вихрової камери, і зовнішньою циліндровою поверхнею патрубка подачі ПДК-р, крім того, ОЗ-УЗ-ДК утворена за рахунок ультразвукових коливань АДК-г між відбивачем АДК-г і АУЗВ, а АУЗВ виконаний у вигляді насадки з конічною і циліндровою частями і з центральним крізним отвором, при цьому в циліндровій частині насадки виконаний, щонайменше, один крізний канал, розташований по діаметру АУЗВ, а на конічній частині насадки розташована кільцева проточка пилкоподібного профілю, крім того, зверху центрального крізного отвору АУЗІ розташований регулятор витрати ПДК-р, виконаний у вигляді гвинта з конічним закінченням різьбової частини. Недоліком корисної моделі є нестійка робота пристрою в широкому діапазоні тиску компонентів, які диспергують, при регулюванні його продуктивності. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення ультразвукового диспергатора із зовнішньою зоною диспергування компонентів з досягненням технічного результату підвищення енергетики процесу створення ОЗ-УЗ-ДК при підвищенні стійкості роботи пристрою. Поставлена задача вирішується тим, що в "Ультразвуковому диспергаторі «Удод»", який містить корпус пристрою, вихрову камеру з входом активного диспергуючого компонента-газу (далі - АДК-г), патрубок подачі пасивного диспергованого компонента-рідини (далі - ПДК-р), який розташований по осі вихрової камери, крім того, пристрій має об'ємну зону ультразвукового диспергування компонентів (далі - ОЗ-УЗ-ДК), яка розташована поза вихровою камерою, при цьому корпус пристрою виконаний у вигляді вихрової камери, причому вхід АДК-г у вихрову камеру розташований тангенціально, при цьому патрубок подачі ПДК-р одним кінцем жорстко укріплений в підставі корпусу, а її другий кінець розташований зовні вихрової камери в зоні ОЗУЗ-ДК і на нім розташований акустичний ультразвуковий випромінювач (далі - АУЗВ), крім того, пристрій додатково містить відбивач АДК-г, розташований у верхній частині корпусу, поверхня якого виконана у вигляді еквідистантних проточок пилкоподібного профілю, при цьому вихрова камера має кільцеподібний вихідний отвір, утворений внутрішньою поверхнею направляючої трубки АДК-г і зовнішньою циліндровою поверхнею патрубка подачі ПДК-р, вихрова камера виконана у вигляді усіченого конуса, а підстава корпусу виконана у вигляді пластини, що закриває торець вихрової камери з боку більшого діаметру усіченого конуса, при цьому відбивач АДК-г виконаний у вигляді еквідистантних проточок пилкоподібного профілю верхньої частини корпусу, а патрубок подачі ПДК-р в зоні кільцеподібного вихідного отвору вихрової камери має, щонайменше, одне додаткове кріплення до стінки направляючої трубки АДК-г і до стінки корпусу, крім того, АУЗВ виконаний у вигляді насадки з конічною і циліндровою частями і з центральним крізним отвором, при цьому в циліндровій частині насадки виконаний, щонайменше, один крізний канал, розташований по діаметру АУЗВ, а на конічній частині 1 UA 72791 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 насадки розташована кільцева проточка пилкоподібного профілю, крім того, зверху центрального крізного отвору АУЗВ розташований регулятор витрати ПДК-р, виконаний у вигляді гвинта з конічним закінченням різьбової частини, а патрубок подачі ПДК-р в зоні кільцеподібного вихідного отвору вихрової камери має чотири додаткових кріплень до стінки направляючої трубки АДК-г і стінки корпусу, причому додаткові кріплення розташовані радіально хрестоподібно і виконані у вигляді циліндрових вставок з проточками, укріпленими в отворах корпусу за допомогою гвинтів, при цьому тангенціальне введення АДК-г у вихрову камеру виконане в районі більшого діаметра зрізаного конуса, а кільцеподібний вихідний отвір вихрової камери розташований в районі меншого діаметра усіченого конуса. Суттєвими ознаками пристрою, що заявляється, співпадаючими з прототипом, є наступні ознаки: корпус пристрою; вихрова камера з входом АДК - г; патрубок подачі ПДК - р; патрубок подачі ПДК - р розташований по осі вихрової камери; пристрій має ОЗ-УЗ-ДК. ОЗ-УЗ-ДК розташована поза вихровою камерою; корпус пристрою виконаний у вигляді вихрової камери; вхід АДК - г у вихрову камеру розташований тангенціально; патрубок подачі ПДК - р жорстко укріплений в підставі корпусу; вільний кінець патрубка подачі ПДК - р розташований зовні вихрової камери в зоні ОЗ-УЗДК; на вільному кінці патрубка подачі ПДК - р розташований АУЗВ; пристрій додатково містить відбивач АДК - г; АДК - г розташований у верхній частині корпусу; поверхня АДК - г виконана у вигляді еквідистантних проточок пилкоподібного профілю; вихрова камера має кільцеподібний вихідний отвір, утворений внутрішньою поверхнею направляючої трубки АДК - г і зовнішньою циліндровою поверхнею патрубка подачі ПДК - р. Відмітними суттєвими ознаками пристрою, є наступні ознаки: вихрова камера виконана у вигляді усіченого конуса; підстава корпусу виконана у вигляді пластини, що закриває торець вихрової камери з боку більшого діаметру усіченого конуса; відбивач АДК - г виконаний у вигляді еквідистантних проточок пилкоподібного профілю верхньої частини корпусу; патрубок подачі ПДК-Ж в зоні кільцеподібного вихідного отвору вихрової камери має, щонайменше, одне додаткове кріплення до стінки направляючої трубки АДК-г і до стінки корпусу. Суттєвими ознаками пристрою, що заявляється, є наступні ознаки: АУЗВ виконаний у вигляді насадки з конічною і циліндровою частями і з центральним крізним отвором, при цьому в циліндровій частині насадки виконаний щонайменше один крізний канал, розташований по діаметру АУЗВ, а на конічній частині насадки розташована кільцева проточка пилкоподібного профілю, крім того, зверху центрального крізного отвору АУЗВ розташований регулятор витрати ПДК - р, виконаний у вигляді гвинта з конічним закінченням різьбової частини; патрубок подачі ПДК - р в зоні кільцеподібного вихідного отвору вихрової камери має чотири додаткових кріплень до стінки направляючої трубки АДК - г і стінки корпусу, причому додаткові кріплення розташовані радіально хрестоподібно і виконані у вигляді циліндрових вставок з проточками, укріпленими в отворах корпусу за допомогою гвинтів; тангенціальне введення АДК-г у вихрову камеру виконане в районі більшого діаметру зрізаного конусу, а кільцеподібний вихідний отвір вихрової камери розташований в районі меншого діаметру зрізаного конуса. Між суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, і технічним результатом, який досягається, існує наступний причинно-наслідковий зв'язок. Дійсно, досягнення указаного технічного результату - підвищення енергетики процесу створення ОЗ-УЗ-ДК при підвищенні стійкості роботи пристрою - можливо тільки при здійсненні всіх ознак, вказаних у формулі корисної моделі. Наприклад, виконання вихрової камери у вигляді зрізаного конуса і тангенціальне введення АДК - г дозволяють краще сконцентрувати вихровий потік газу і значно підвищити енергетику процесу створення ОЗ-УЗ-ДК. 2 UA 72791 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Оскільки об'ємна зона ультразвукового диспергування компонентів - ОЗ-УЗ-ДК розташована зовні вихрової камери, то її розміри не залежать від габаритів вихрової камери, що виключає функціональну залежність продуктивності пристрою від розміру вихрової камери, як це спостерігається в диспергаторах з ОЗ-УЗ-ДК (аналоги), розташованою усередині вихрової камери. Крім того, ОЗ-УЗ-ДК утворюється за рахунок збудження стійких ультразвукових коливань АДК-г між АУЗВ і відбивачем АДК-г, причому конструктивно АУЗВ і відбивач АДК-г є простими і надійними елементами пристрою, наприклад, поверхня відбивач АДК-г виконана у вигляді еквідистантних проточок пилкоподібного профілю верхньої частини корпуси, які утворюють на поверхні відбивача АДК-г впорядковану "хвилеву" механічну структуру, що ефективно взаємодіє з частинками рідини, що ежектується з АУЗВ в УЗ-область коливань. Патрубок подачі ПДК - р в зоні кільцеподібного вихідного отвору вихрової камери має, щонайменше, одне додаткове кріплення до стінки направляючої трубки АДК-г і стінки корпусу пристрою, що значно підвищує стійкість роботи пристрою в широкому діапазоні тиску компонентів, які диспергують, при регулюванні його продуктивності. У одному з можливих варіантів додаткове кріплення патрубка подачі ПДК-р виконане у вигляді чотирьох циліндрових вставок з проточками, які розташовані радіально хрестоподібно і укріплені в отворах ПДК - г за допомогою гвинтів. Крім того, корисна модель простіше прототипу, оскільки фактично містить одну не дуже складну деталь - корпус з конусоподібною порожниною і відбивачем АДК-г, що є еквідистантними проточками пилкоподібного профілю. Проведений заявником аналіз рівня техніки, який включає пошук за патентними і науковотехнічними джерелами інформації, з виявленням джерел, що містять інформацію про аналоги технічного рішення, яке заявляється, дозволяє встановити, що заявником не виявлені аналоги, які характеризуються всією сукупністю ознак, ідентичною всім істотним ознакам пристрою, що заявляється, вказаних у формулі корисної моделі. Тому можна стверджувати, що корисна модель відповідає умові патентоспроможності за критерієм "новизна". Крім того, корисна модель промислово застосовна, тому що технічне рішення, що заявляється, дозволяє використовувати його при розробці і виробництві ультазвукових диспергаторів для приготування різних дрібнодисперсних рідких середовищ, наприклад, паливоповітряних сумішей, гомогенних і дрібнодисперсних емульсій і суспензій. Можливість здійснення корисної моделі, підтверджується нижче приведеним описом її практичної реалізації і ілюструється кресленням. На кресленні зображений розріз пристрою, що заявляється. Ультразвуковий диспергатор містить корпус пристрою 1, в якому виконана вихрова камера 2 у вигляді зрізаного конуса. Вихрова камера 2 має тангенціально розташований вхід 3 активні диспергуючі компонентигази (далі - АДК-г). Патрубок 4 подачі пасивного диспергованого компонента-рідини (далі - ПДК-р), розташований по осі вихрової камери і жорстко укріплений в підставі 5 корпусу 1. Вільний кінець 6 патрубка 4 розташований зовні вихрової камери 2. На вільному кінці 6 патрубка 4 укріплений акустичний ультразвуковий випромінювач 7 (далі АУЗВ). Зверху корпусу 1 розташований відбивач 8 АДК - г, який виконаний у вигляді еквідистантних проточок пилкоподібного профілю 9 верхній частині корпусу 1. Поверхня відбивача 8 АДК - г виконана у вигляді впорядкованої "хвилевої" механічної структури. У вихідному отворі 10 корпусів 1 розташована трубка напрямної 11 для виходу АДК-г. Вихрова камера 2 має кільцеподібний вихідний отвір 12, утворене внутрішньою поверхнею направляючої трубки 11 АДК - г і зовнішньою циліндровою поверхнею патрубка 4 подачі ПДК р. АУЗВ 7 виконаний у вигляді насадки з конічною 13 і циліндровою 14 частинами і з центральним крізним отвором 15. У циліндровій частині 14 АУЗВ 7 виконаний щонайменше один крізний канал 16, розташований по діаметру АУЗВ 7. На конічній частині 13 АУЗВ 7 розташована кільцева проточка 17 пилкоподібного профілю. Зверху центрального крізного отвору 15 АУЗВ 7 розташований регулятор витрати ПДК-р, виконаний у вигляді гвинта 18 з конічним закінченням різьбової частини 19. 3 UA 72791 U 5 10 15 20 25 30 Об'ємна зона ультразвукового диспергування компонентів (далі - ОЗ-УЗ-ДК) утворена за рахунок збудження стійких ультразвукових коливань АДК-г між АУЗВ 7 і відбивачем 8 АДК-г. Патрубок 4 в зоні кільцеподібного вихідного отвору 12 має щонайменше одне додаткове кріплення 20 до стінки направляючої трубки 11 АДК-г і до стінки корпусу 1. Додаткове кріплення 20 може бути виконано, наприклад, у вигляді чотирьох радіальних хрестоподібних циліндрових вставок 21 з проточками, укріпленими в отворах 22 корпуси 1 за допомогою гвинтів 23. АДК - г під надмірним тиском 1,5-2,5 ати подають через тангенціальний вхід 4 всередину вихрової камери 2. Потік АДК - г закручується усередині вихрової камери 2, при цьому потік АДК - г плавно переходить з більшого діаметру усіченого конуса (тангенціального входу 3 АДК - г) на його менший діаметр (кільцеподібний вихідний отвір 12), що приводить, згідно закону Бернуллі, до значного збільшення швидкості потоку АДК - г і зменшення тиску потоку АДК - г в кільцеподібному вихідному отворі 12 не тільки в порівнянні з тиском потоку АДК - г на вході у вихрову камеру 2, але і в порівнянні з тиском середовища зовні пристрою, що заявляється. Далі потік АДК - г виходить з кільцеподібного вихідного отвору 12 і потрапляє в ОЗ-УЗ-ДК, в якій відбувається генерування ультразвукових коливань АДК-г між конічною частиною 13 АУЗВ і відбивачем 8 АДК - г, причому в цій зоні утворюється стояча об'ємна хвиля з частотою ультразвукових коливань в декілька десятків кГц. Крім того, знижений тиск (розрідження) на виході кільцеподібного вихідного отвору 12 приводить до ежекції ПДК-р з центрального крізного отвору 16 і крізного каналу 15 в зону ОЗУЗ-ДК. ПДК - р в зоні ОЗ-УЗ-ДК піддається дії могутнього ультразвукового об'ємного поля і диспергує на найдрібніші частинки - від 5,0 до 20 мкм (залежно від необхідних параметрів диспергації, матеріалу ПДК - р, тиску АДК - г і інших параметрів). За допомогою регулятора витрати ПДК - р, виконаного у вигляді гвинта 18, регулюють продуктивність пристрою, що заявляється, по диспергації ПДК - р. Таким чином, диспергатор, що заявляється, дозволяє отримати стійкий факел розпорошеної дрібнодисперсной рідини. Поставлена задача корисної моделі - удосконалення ультразвукового диспергатора із зовнішньою зоною диспергування компонентів - виконана з досягненням технічного результату підвищення енергетики процесу створення ОЗ-УЗ-ДК при підвищенні стійкості роботи пристрою. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 50 55 60 1. Ультразвуковий диспергатор, що містить корпус пристрою, вихрову камеру з входом активного диспергуючого компонента-газу (далі - АДК-г), патрубок подачі пасивного диспергованого компонента-рідини (далі - ПДК-р), який розташований по осі вихрової камери, крім того, пристрій має об'ємну зону ультразвукового диспергування компонентів (далі - ОЗ-УЗДК), яка розташована поза вихровою камерою, при цьому корпус пристрою виконаний у вигляді вихрової камери, причому вхід АДК-г у вихрову камеру розташований тангенціально, при цьому патрубок подачі ПДК-р одним кінцем жорстко укріплений в підставі корпусу, а його другий кінець розташований зовні вихрової камери в зоні ОЗ-УЗ-ДК і на ньому розташований акустичний ультразвуковий випромінювач (далі - АУЗВ), крім того, пристрій додатково містить відбивач АДК-г, розташований у верхній частині корпусу, поверхня якого виконана у вигляді еквідистантних проточок пилкоподібного профілю, при цьому вихрова камера має кільцеподібний вихідний отвір, утворений внутрішньою поверхнею направляючої трубки АДК-г і зовнішньою циліндровою поверхнею патрубка подачі ПДК-р, який відрізняється тим, що вихрова камера виконана у вигляді зрізаного конуса, а підстава корпусу виконана у вигляді пластини, що закриває торець вихрової камери з боку більшого діаметра зрізаного конуса, при цьому відбивач АДК-г виконаний у вигляді еквідистантних проточок пилкоподібного профілю верхньої частини корпусу, а патрубок подачі ПДК-р в зоні кільцеподібного вихідного отвору вихрової камери має щонайменше одне додаткове кріплення до стінки направляючої трубки АДК-г і до стінки корпусу. 2. Ультразвуковий диспергатор за п. 1, який відрізняється тим, що АУЗВ виконаний у вигляді насадки з конічною і циліндровою частинами і з центральним крізним отвором, при цьому в циліндровій частині насадки виконаний щонайменше один крізний канал, розташований по діаметру АУЗВ, а на конічній частині насадки розташована кільцева проточка пилкоподібного профілю, крім того, зверху центрального крізного отвору АУЗВ розташований регулятор витрати ПДК-р, виконаний у вигляді гвинта з конічним закінченням різьбової частини. 4 UA 72791 U 5 3. Ультразвуковий диспергатор за п. 1, який відрізняється тим, що патрубок подачі ПДК-р в зоні кільцеподібного вихідного отвору вихрової камери має чотири додаткових кріплення до стінки направляючої трубки АДК-г і стінки корпусу, причому додаткові кріплення розташовані радіально хрестоподібно і виконані у вигляді циліндрових вставок з проточками, укріпленими в отворах корпусу за допомогою гвинтів. 4. Ультразвуковий диспергатор за п. 1, який відрізняється тим, що тангенціальне введення АДК-г у вихрову камеру виконане в районі більшого діаметра зрізаного конуса, а кільцеподібний вихідний отвір вихрової камери розташований в районі меншого діаметра зрізаного конуса. Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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 5