Установка для диспергування мінеральних речовин

Реферат: UA 86658 U UA 86658 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 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 нижчележачої сторони секції. Ємність забезпечена також патрубками для вводу і 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 3 (а.с. СРСР № 1065214, М. Кл . В28С 5/46, надр. Б. В. № 1, 1984 p.). Недоліками цієї установки є: - недостатній ступінь диспергування і перемішування суміші; - значна трудомісткість у виготовленні ємності (фігурні секції); - низька продуктивність із-за великої подовженості переміщення суспензії; - значні затрати електроенергії. 4 Відомий також пристрій для активації цементної суспензії по а.с. СРСР № 1175720, 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 відбортковою, причому кожний перетворювач розміщений на днищі мембрани. Недоліком установки є: - недостатній ступінь диспергування твердих частинок; - складність збирання і розбирання в умовах експлуатації із-за складності конструкції. Відомий також "Змішувач-активатор" по патенту України № 42320, МПК В28С 5/46 опубл. в Бюл. № 9, 2001 p., що містить установлену на амортизаторах ємність з кришками для вводу і виводу суспензії із запірно-роздавальною арматурою, який оснащений горизонтально розміщеною і з'єднаною з корпусом ємності за допомогою прокладки і упорів рамою, мембрани, розміщені концентрично відносно одна одної і симетрично вертикальної осі ємності, виконані з зовнішньою і внутрішньою поверхнями у вигляді, з'єднаних 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 мембрана з'єднана площинною зовнішньою поверхнею з внутрішньою площинною поверхнею зовнішньої мембрани із зазором відносно кришок і виконана з повздовжньо розміщеними прорізями, а перетворювач установлений симетрично внутрішній осі ємності і жорстко закріплений на зовнішній площині поверхні зовнішньої мембрани. Недоліками установки є: - складність у виготовленні концентраторів ультразвукових коливань; 1 UA 86658 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - недостатній ступінь диспергування складових композиційних сумішей. Як прототип прийнята "Установка для диспергування складових композиційних матеріалів" по патенту України № 76626, МПК В28С 5/46 опубл. в Бюл. № 1, 2013 p., яка 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 установлені з проміжками між ними концентратори стаканної форми, бокові стінки яких перфоровані отворами. Недоліками прототипу є: - недостатній ступінь активації та змішування складових суспензії; - малопотужне кавітаційне поле в ємності та змішування складових суміші. Задачею установки для диспергування мінеральних речовин є підвищення якості суспензії та удосконалення конструкції установки. Задача вирішується тим, що установка для диспергування мінеральних речовин утримує вертикально установлену конусну ємність, повернуту великою основою вверх, яка забезпечена днищем, установленим на амортизаторах, забезпеченим центральним вихідним патрубком, з корковим краном та кришкою і з центральним вхідним патрубком, обладнаним корковим краном під якою між круговим герметизуючими і амортизуючими прокладками установлена горизонтальна мембрана з отворами по периметру і отворами по контуру центрального і жорстко закріпленого з її верхньої сторони магнітострикційного перетворювача, а між отворами аналогічно закріплений з тої ж сторони циліндричний концентратор до внутрішніх стінок якого жорстко центрально і горизонтально закріплений катеноїдний кільцевий концентратор з центральним отвором, до якого по контуру жорстко і центрально закріплена випукла мембрана з центральним отвором та отворами у її основі, під якою, над цими отворами аналогічно закріплені додаткова тарілчаста мембрана, перфорована отворами, а з нижньої сторони горизонтально мембрани жорстко і центрально своєю великою основою закріплений пустотний конусний концентратор з дном, забезпеченим центральним отвором, до внутрішньої стінки якого жорстко і центрально горизонтально установлені кільцеві катеноїдні концентратори, величина яких зменшується зверху вниз, чотири перших з яких забезпечені отворами по обидві сторони вертикальної осі, а останній концентратор центральним отвором. Ознаками, які співпадають в установці для диспергування мінеральних речовин і прототипі є герметична, вертикально установлена на амортизаторах ємність із запірно-роздавальною арматурою, в якій на горизонтальній мембрані з магнітострикційним перетворювачем ультразвукових коливань розміщені концентратори і мембрани. Конструктивні рішення установки для диспергування мінеральних речовин у порівнянні з прототипом, забезпечують ряд суттєвих переваг, основними з яких є: 1. Введення нових ознак, що указує на наявність суттєвих відмінностей: циліндричний концентратор до внутрішньої поверхні якого жорстко і центрально закріплена випукла мембрана, тарілчаста мембрана і катеноїдний кільцевий концентратор; пустотний конусний концентратор жорстко і центрально закріплений до нижньої сторони горизонтальної мембрани, до внутрішньої стінки якого горизонтально закріплені кільцеві катеноїдні концентратори. 2. Заміна частини ознак іншими, що теж свідчить про наявність суттєвих відмінностей: концентратори старанного типу прототипу замінені на кільцеві катеноїдні концентратори; випукла мембрана прототипу замінена на аналогічну з жорстко і центрально закріплені до неї додатковою ввігнутою мембраною. 3. Частково нові сполучення ознак, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: нижня частина ємності не циліндрична, а конусна; горизонтальна мембрана розміщена під кришкою і конусною частиною ємності; конусний пустотний концентратор забезпечений дном з центральним отвором; магнітострикційний перетворювач жорстко і центрально закріплений до нижньої сторони горизонтальної мембрани. 4. Враховуючи пп. 1, 2 і 3 конструктивні рішення установки забезпечують нові взаємоположення ознак, нові зв'язки і взаємодії між ознаками. На кресленні приведена установка для диспергування мінеральних речовин в перерізі. Установка для диспергування мінеральних речовин утримує вертикально установлену конусну ємкість 1, повернуту великою основою вверх, яка забезпечена днищем 2, установленим 2 UA 86658 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 на амортизаторах 3, забезпеченим центральним вихідним патрубком 4, з корковим краном 5 та кришкою 6 з центральним вхідним патрубком 7, обладнаним корковим краном 8, під якою між круговими герметизуючими і амортизуючими прокладками 9 і 10 установлена горизонтальна мембрана 11 з отворами 12 по периметру і отворами 13 по контуру центрального і жорстко закріпленого з її верхньої сторони магнітострикційного перетворювача 14, а між отворами 12 і 13 аналогічно закріплений з тієї ж сторони циліндричний концентратор 15 до внутрішніх стінок якого жорстко і центрально горизонтально закріплений катеноїдний кільцевий концентратор 16 з центральним отвором 17, до якого по контуру жорстко і центрально закріплена випукла мембрана 18 з центральним отвором 19 та отворами 20 у її основі, під якою, над цими отворами аналогічно закріплена додаткова тарілчаста мембрана 21 перфорована отворами 22, а з нижньої сторони горизонтально мембрани 11 жорстко і центрально своєю великою основою закріплений пустотний конусний концентратор 23 з дном 24, забезпеченим центральним отвором 25, до внутрішньої стінки якого жорстко і центрально горизонтально установлені кільцеві катеноїдні концентратори 26, 27, 28, 29 і 30, величина яких зменшується зверху вниз, чотири перші з яких забезпечені отворами 31 і 32 по обидві сторони вертикальної осі, а останній концентратор 30 - центральним отвором 33. Установка для диспергування мінеральних речовин працює таким чином. При закритому корковому краї 5 вихідного патрубка 4, ввімкненому високочастотному генераторові (не показаний) магнітострикційного перетворювача 14 і відкритому корковому крані 8 по вхідному патрубку 7 в ємність 1 подають дисперсну суміш для її активації і змішування. Активація суміші полягає в диспергуванні мінеральних твердих частинок до багатократного збільшення питомої їх поверхні і зменшування продуктів руйнування цих частинок з рідиною. Надійшовши через отвір 19 на додаткову тарілчасту мембрану 21 суспензія піддається дії випромінюваного нею ультразвукового поля та ультразвукового поля випромінюваного внутрішньою стороною випуклої мембрани 18. Під дією ультразвукових полів в турбулентних потоках суспензії виникають гравітаційні явища, які є потужними деструкторами твердих мінеральних речовин в рідині і активними зменшувачами продуктів руйнування з рідиною. Дії гравітації доповнюють удари і співудари цих частинок, їх тертя та механічна ерозія. Проходячи через отвори 22 мембрани 21, які діють, як і всі решта отворів, як циліндричні концентратори і гідродинамічні випромінювачі, суспензія надходить в зону дії ультразвукових полів нижньої сторони тарілчастої мембрани 21 і верхньої сторони горизонтального катеноїдального кільцевого концентратора 16 і через центральний отвір 17 надходить на корпус магнітострикційного перетворювача 14, охолоджує його і одночасно піддається дії ультразвукових полів випромінюваних його поверхнею та ультразвукових полів нижньої сторони горизонтального катеноїдального кільцевого концентратора 16 і верхньої сторони горизонтальної мембрани 11. Пройшовши отвори 13 мембрани 11 суспензія надходить в зону дії ультразвукових полів випромінюваних нижньою стороною горизонтальної мембрани 11 і верхньою стороною горизонтального катеноїдального кінцевого концентратора 26, а далі, через отвори 31 і 32 поступає в зону дії відповідних ультразвукових полів концентраторів 26 і 27 і т.д. При цьому, у відповідності з конструктивними формами поперечного розтину катеноїдальних концентраторів, їх зменшенням зверху вниз і конусного пустотного концентратора 23 інтенсивність дії ультразвукових полів підвищується в сторону вертикальної осі, де розміщені отвори, і зверху вниз. Відповідно зростанню інтенсивності ультразвукового поля, зростає потужність деструктивної дії кавітації на мінеральні речовини і інтенсивність зміщування продуктів руйнування цих частинок з рідинною фазою суспензії. При виході суспензії через отвір 25 дна 24 потужність кавітації максимальна. Заповнюючи ємність знизу вверх, суспензія поступово піддається дії ультразвукових полів випромінюваних зовнішньою стороною пустотного конусного концентратора 23, мембрани 11 і зовнішньою стороною циліндричного концентратора 15, чим підтримується дія кавітації у периферийній зоні ємності. При заповненні ємності 1 суспензією до рівня нижче верхньої грані циліндричного концентратора 5 частково або повністю відкривають корковий кран 5 і по вихідному патрубку 4 видаляють активовану і змішану суспензію для її подальшого використання, а установка продовжує працювати у безперервному режимі. При цьому коркові крани 5 і 8 виконують роль регуляторів заданого рівня наповнення ємності суспензією, об'єму видалення активованої суспензії і надходячої суспензії в ємність. Після закінчення роботи установку промивають аналогічним чином, після чого вимикають високочастотний генератор магнітострикційного перетворювача 14. При відновленні роботи процеси повторюються. 3 UA 86658 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 Установка для диспергування мінеральних речовин, що містить герметичну, вертикально установлену на амортизаторах, герметичну ємність з запірно-роздавальною арматурою, в якій на горизонтальній мембрані з магнітострикційним перетворювачем ультразвукових коливань розміщені концентратори і мембрани, яка відрізняється тим, що вона утримує вертикально установлену конусну герметичну ємність, повернуту великою основою вверх, яка забезпечена днищем, установленим на амортизаторах, забезпеченим центральним вихідним патрубком, з корковим краном та кришкою з центральним вхідним патрубком, обладнаним корковим краном, під якою між круговим герметизуючими і амортизуючими прокладками установлена горизонтальна мембрана з отворами по периметру і отворами по контуру центрального і жорстко закріпленого з її верхньої сторони магнітострикційного перетворювача, а між отворами аналогічно закріплений з тієї ж сторони циліндричний концентратор, до внутрішніх стінок якого жорстко і центрально горизонтально закріплений катеноїдальний кільцевий концентратор з центральним отвором, до якого по контуру жорстко і центрально закріплена випукла мембрана з центральним отвором та отворами у її основі, під якою, над цими отворами аналогічно закріплена додаткова тарілчаста мембрана і перфорована отворами, а з нижньої сторони горизонтальної мембрани жорстко і центрально своєю великою основою закріплений пустотний конусний концентратор з дном, забезпеченим центральним отвором, до внутрішньої стінки якого жорстко і центрально горизонтально установлені кільцеві катеноїдні концентратори, величина яких зменшується зверху вниз, чотири перших з них забезпечені отворами по обидві сторони вертикальної осі, а останній концентратор - центральним отвором. 4 UA 86658 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 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