Активатор нанодисперсних композиційних полімерних сумішей

Реферат: UA 90612 U UA 90612 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області будівельної, хімічної, харчової техніки, зокрема до установок для активації нанодисперсних сумішей і одержання суспензій. Відома установка для активації цементної суспензії, утримуюча установлену на основі за допомогою амортизаторів раму з вібраторами, герметичну ємність, з розміщеними в ній трубопроводами і гідродинамічними випромінювачами, патрубками для введення і виведення цементної суспензій і подачі надлишкового тиску (ав. св. СРСР № 87438, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. № 39, 1981 p.). Недоліками цієї установки є: - потреба в надлишковому тиску для забезпечення роботи гідродинамічних випромінювачів; - значна витрата води; - значні габарити по висоті. Відома установка для активації цементної суспензії, яка утримує герметичну ємність на амортизаторах, забезпечену фігурними секціями з'єднаними між собою і утворюють герметичний об'єм, підключений до вакуум-насоса, з установленими у нього почергово горизонтально по центру, магнітострикційними перетворювачами, розміщеними між ними паралельно нахиленим стінкам фігурних секцій (ав. св. СРСР № 1065214, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. № 1, 1984 р.). Недоліками цієї установки є: - недостатній ступінь диспергування і змішування суміші; - дуже трудомістка у виготовлені (фігурні секції); - низька продуктивність із-за великої протяжності переміщення суспензії; - значна витрата електроенергії. Відомий також пристрій для активації цементної суспензії, який забезпечений закріпленими в днищі магнітострикційним перетворювачем з паралельно валам випромінюючою пластиною, причому вали при виконанні різношвидкісні, з яких високошвидкісний вал виконаний із закріпленими на ньому дисками, які чергуються з шайбами, а низько швидкісний у вигляді пустотілого барабана з кільцевими канавками для входу дисків високошвидкісного вала (патент України № 59528, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. № 9, 2003 p.). Недоліками цього пристрою є: - недостатній ступінь диспергування твердих частинок і їх перемішування; - відсутність умов для виникнення явищ кавітації; - відсутність умов для використання гідродинамічного випромінювача і кавітаційних явищ, супроводжуючих його при наявності турбулентного руху суспензії. Відома також установка для диспергування мінеральних речовин, яка забезпечена роз'ємними пустотілими концентраторами ультразвукових хвиль, які виконані у вигляді усічених конусів, у верхній частині на консолях діагонально розміщені вібратори ультразвукових хвиль (патент України № 16094, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. № 4, 1997 p.). Недоліками установки є: - недостатній ступінь диспергування твердих частинок і їх змішування; - значні габарити по висоті, особливо, якщо концентраторів більше 2-3; - низький ступінь використання об'єму ємності; - потреба в охолоджувальній системі. Відомий також "Активатор цементної суспензії" (ав. св. СРСР № 1047700, Кл. В28С 5/46, опубл. в Бюл. № 38, 1983 p.), забезпечений установленою на основі за допомогою амортизаторів ємності з вібратором, тефлоновою трубкою, яку охоплює п'єзокерамічним випромінювачем, вхідним, з'єднаним з джерелом тиску і вихідними патрубками, причому трубка виконана спірально і розміщена всередині ємності, вхідний і вихідний патрубки з'єднані відповідно з початком і кінцем тефлонової трубки, а ємність заповнену охолоджуючою рідиною. Недоліками активатора є: - недостатній ступінь змішування і диспергування твердих частинок у суспензії; - інтенсивний знос випромінювання на поворотах; - необхідність надлишкового тиску і вібрації низьких частот. Як найближчий аналог прийнятий "Активатор дисперсних сумішей" (патент України № 48572, МПК В28С 5/46, опубл. в Бюл. № 6, 2010 p.), який утримує герметичну, вертикально установлену циліндричну ємність з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном та днищем, установленим на амортизаторах, з центральним вихідним патрубком обладнаним корковим краном, над яким з допомогою кільцевих герметизуючих і амортизуючих прокладок установлена мембрана з отворами по периферії і отворами по периметру, центрально і жорстко закріпленого з її нижньої сторони магнітострикційного перетворювача, та ввігнутої додаткової мембрани з центральним отвором, а на верхній її 1 UA 90612 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 стороні закріплені кільцевий циліндричний концентратор з центральними отворами мембрани та боковими отворами, розміщеними нижче округленої верхньої частини катеноїдального концентратора жорстко і центрально закріпленого з тої ж її сторони, бокові грані якого відповідають зовнішній поверхні внутрішньої сторони кільцевого циліндричного концентратора. Недоліками найближчого аналога є: - недостатній ступінь активації суспензії; - складність виготовлення конусного концентратора, поверхня якого відповідає зовнішній поверхні кільцевого циліндричного концентратора з верхньої сторони. Задача корисної моделі є підвищення її якості і удосконалення конструкції установки. Поставлена задача вирішується тим, що активатор нанодисперсних композиційних полімерних сумішей, згідно з корисною моделлю, утримує вертикально установлену герметичну циліндричну ємність, яка утворена верхньою циліндричною секцією з кришкою, забезпеченою лівим центральним і правим вхідним патрубками з корковими кранами, відповідно та нижньою циліндричною секцією з днищем, установленим на амортизаторах, забезпеченим центральним вихідним патрубком корковим краном, між якими з допомогою герметизуючих та амортизуючих кільцевих прокладок горизонтально розміщена мембрана з отворами рядом з внутрішньою поверхнею стінки верхньої циліндричної секції та отворами по периметру центрально і жорстко закріпленого з її верхньої сторони магнітострикційного перетворювача та отворами, які співпадають з отворами аналогічно закріпленої з тієї ж сторони кільцевого циліндричного концентратора з центральними вхідними отворами з верхньої сторони, який охоплений кільцевим концентратором, поперечний розріз якого близький до форми прямокутника, гіпотенуза якого відповідає кривизні зовнішньої його поверхні, вертикальна зовнішня сторона якого розміщена до отвору, а сам концентратор центрально і жорстко закріплений з тієї ж сторони мембрани, при цьому отвори кільцевого циліндричного концентратора, охопленого кільцевим концентратором, аналогічно поперечного розрізу концентратора, центрально і жорстко закріпленого з нижньої сторони мембрани, співпадають з отворами, а сам кільцевий циліндричний концентратор забезпечений центральним отвором для видалення залишків суспензії при закінченні роботи установки та отворами, які співпадають з отворами кульового концентратора, забезпеченого вихідним центральним отвором, який жорстко з'єднаний з кільцевим циліндричним концентратором, а його центральний отвір в верхній частині співпадає з отворами щільно приєднаного пустотного конусного концентратора, жорстко і центрально закріпленого до тієї ж мембрани з нижньої сторони, який забезпечений отворами вище лінії прилягання його до кільцевого циліндричного концентратора. Загальними ознаками активатора дисперсних сумішей та активатор нанодисперсних композиційних полімерних сумішей є: вертикально установлена, на амортизаторах, герметична ємність циліндричної форми, яка забезпечена запірно-роздавальною арматурою, в якій над днищем розміщена горизонтальна мембрана з магнітострикційним перетворювачем і кільцевим циліндричним концентратором. У порівнянні з найближчим аналогом, конструктивні рішення активатора нанодисперсних композиційних сумішей забезпечують ряд переваг і суттєвих відмінностей, основними з яких є: 1. Частково нове сполучення ознак, що свідчить про наявність суттєвих відмінностей: горизонтальна мембрана розміщена між кільцевими прокладками верхньої і нижньої циліндричних секцій; магнітострикційний перетворювач закріплений з верхньої сторони мембрани; циліндрична ємність складається з двох секцій; кришка ємності забезпечена трьома вхідними патрубками з корковими кранами. 2. Заміна частини ознак новими, що теж свідчить про наявність суттєвих відмінностей: конусний повнотілий концентратор з округленою вершиною закріплений з верхньої сторони горизонтальної мембрани замінений на конусний пустотілий концентратор з отвором на його вершині повернутій вниз і закріплений з нижньої сторони горизонтальної мембрани. 3. Введення нових ознак, що теж свідчить про наявність суттєвих відмінностей: нижній (додатковий) кільцевий концентратор циліндричного поперечного перерізу, який закріплений з нижньої сторони горизонтальної мембрани; кульовий концентратор; кільцеві концентратори близькі до трикутного поперечного перерізу. 4. Враховуючи пп. 1, 2 і 3, конструктивними рішеннями активатора нанодисперсних композиційних полімерних сумішей забезпечуються нові взаємоположення ознак, нові типи зв'язки і взаємодії між ознаками, що теж підтверджує наявність суттєвих відмінностей від прототипу. На кресленні приведений активатор нанодисперсних композиційних полімерних сумішей у перерізі. 2 UA 90612 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Активатор нанодисперсних композиційних полімерних сумішей утримує вертикально установлену герметичну циліндричну ємність, яка утворена верхньою циліндричною секцією 1 з кришкою 2, забезпеченою лівим 3, центральним 4 і правим 5 вхідними патрубками з корковими кранами 6, 7 і 8 відповідно та нижньою циліндричною секцією 9 з днищем 10, установленим на амортизаторах 11, забезпеченим центральним вихідним патрубком 12 з корковим краном 13, між якими з допомогою герметизуючих та амортизуючих кільцевих прокладок 14 і 15 горизонтально розміщена мембрана 16 з отворами 17 поряд з внутрішньою поверхнею стінки верхньої циліндричної секції 1 та отворами 18 по периметру центрально і жорстко закріпленого з її верхньої сторони магнітострикційного перетворювача 19 та отворами 20, які співпадають з отворами 21 аналогічно закріпленої з тієї ж сторони кільцевого циліндричного концентратора 22 з центральними вхідними отворами 23 з верхньої сторони, який охоплений кільцевим концентратором 24, поперечний розтин якого близький до форми прямокутника, гіпотенуза якого відповідає кривизні зовнішньої його поверхні, вертикальна зовнішня сторона якого розміщена до отвору 17, а сам концентратор 24 центрально і жорстко закріплений з тієї ж сторони мембрани 16, при цьому отвори 25 кільцевого циліндричного концентратора 26, охопленого кільцевим концентратором 27, аналогічного поперечного розтину концентратора 24, центрально і жорстко закріпленого з нижньої сторони мембрани 16, співпадають з отворами 20 і 21, а сам кільцевий циліндричний концентратор 26 забезпечений центральним отвором 28 для видалення залишків суспензії при закінченні роботи установки та отворами 29, які співпадають з отворами 30 кульового концентратора 31, забезпеченого вихідним центральним отвором 32, який жорстко з'єднаний з кільцевим циліндричним концентратором 26, а його центральний отвір 33 в верхній частині співпадає з отвором 34 щільно приєднаного пустотного конусного концентратора 35, жорстко і центрально закріпленого до тієї ж мембрани з нижньої сторони, який забезпечений отворами 36 вище лінії прилягання його до кільцевого циліндричного концентратора 26. Активатор нанодисперсних композиційних полімерних сумішей працює таким чином. При включеному генераторі (не показаний) ультразвукових хвиль, підключеного до магнітострикційного перетворювача 19, закритому корковому крані 13 вихідного патрубка 12 і відкритих коркових кранах 3, 4 і 5 по вхідних патрубках 6, 7 і 8 подається одна або декілька різних видів суспензій, які підлягають не тільки диспергуванню їх мінеральних складових, а і високоякісному змішуванню. Суспензія, яка подається по лівому 3 і правому 5 патрубках, надходить в кільцевий циліндричний концентратор 22 через центральні отвори 23 в процесі турбулентного руху, де піддається дії сфокусованого ультразвуку - концентрації енергії хвиль, яка досягає максимальної величини в фокусі, який співпадає з кривизною хвильового фронту, який сходиться. При фокусуванні ультразвуку здійснюється також фокусування звукового тиску хвильової швидкості частинок і інтенсивність звуку. При наявності турбулентного руху суспензія в такому ультразвуковому полі виникають кавітаційні бульбашки, які переходять в каверни і полості - фактори інтенсивного руйнування мінеральних речовин в суспензії. Далі ця суспензія надходить в кільцевий циліндричний концентратор цих твердих частинок в рідині і через отвори 29 надходять в кульовий концентратор 31, який забезпечує найбільш інтенсивну дію на тверду фазу в рідині. По центральному вхідному патрубку 4 суспензія подається на корпус магнітострикційного перетворювача 19, охолоджує його і одночасно піддається дії ультразвукових полів від згаданого перетворювача 19 та зовнішньої поверхні кільцевого циліндричного концентратора 22 та верхньої поверхні мембрани 16, де в процесі турбулентного руху суспензії виникають явища кавітації з подальшим руйнуванням твердих мінеральних частинок в рідині аналогічним способом. Далі через отвори 18 суспензія надходить в зону дії ультразвукових полів: при виході з отворів 18, який діє як гідродинамічний випромінювач, від нижньої сторони мембрани 16 та зовнішніх поверхонь кільцевого циліндричного концентратора 26 та пустотного конусного концентратора 35. Проходячи через отвори 36 концентратора 35, діючих як гідродинамічні випромінювачі, та ультразвукових полів від нижньої сторони мембрани 16 і бокових внутрішніх поверхонь пустотного конусного концентратора 35, суспензія знову піддається диспергуючій дії, аналогічній вище описаній. Через отвори 34 і 33, які співпадають і є гідродинамічними випромінювачами, суспензія надходить в найбільш ефективну зону диспергування мінеральних речовин в суспензії кульовий концентратор 31 і через його центральний отвір 32 поступово заповнює сектори 9 і 1 ємності, де піддається ультразвуковій дії всіма перерахованими концентраторами, а проходячи через отвори 17 додатково і концентраторів 27 і 24. Після закінчення роботи аналогічним чином промивається установка і вимикається генератор (не показаний), підключений до магнітострикційного перетворювача 19. 3 UA 90612 U При відновленні роботи процеси повторюються. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 25 30 Активатор нанодисперсних композиційних полімерних сумішей, що містить вертикально установлену на амортизаторах, герметичну ємність циліндричної форми, з запірнороздавальною арматурою, в якій над днищем розміщена горизонтальна мембрана з магнітострикційним перетворювачем і кільцевим циліндричним концентратором, який відрізняється тим, що він утримує вертикально установлену герметичну циліндричну ємність, яка утворена верхньою циліндричною секцією з кришкою, забезпеченою лівим, центральним і правим вхідними патрубками з корковими кранами відповідно та нижньою циліндричною секцією з днищем, установленим на амортизаторах, забезпеченим центральним вихідним патрубком корковим краном, між якими з допомогою герметизуючих та амортизуючих кільцевих прокладок горизонтально розміщена мембрана з отворами рядом з внутрішньою поверхнею стінки верхньої циліндричної секції та отворами по периметру центрально і жорстко закріпленого з її верхньої сторони магнітострикційного перетворювача та отворами, які співпадають з отворами аналогічно закріпленої з тієї ж сторони кільцевого циліндричного концентратора з центральними вхідними отворами з верхньої сторони, який охоплений кільцевим концентратором, поперечний розріз якого близький до форми прямокутника, гіпотенуза якого відповідає кривизні зовнішньої його поверхні, вертикальна зовнішня сторона якого розміщена до отвору, а сам концентратор центрально і жорстко закріплений з тієї ж сторони мембрани, при цьому отвори кільцевого циліндричного концентратора, охопленого кільцевим концентратором, аналогічного поперечного розтрізу концентратора, центрально і жорстко закріпленого з нижньої сторони мембрани, співпадають з отворами, а сам кільцевий циліндричний концентратор забезпечений центральним отвором для видалення залишків суспензії при закінченні роботи установки та отворами, які співпадають з отворами кульового концентратора, забезпеченого вихідним центральним отвором, який жорстко з'єднаний з кільцевим циліндричним концентратором, а його центральний отвір в верхній частині співпадає з отвором щільно приєднаного пустотного конусного концентратора, жорстко і центрально закріпленого до тієї ж мембрани з нижньої сторони, який забезпечений отворами вище лінії прилягання його до кільцевого циліндричного концентратора. 4 UA 90612 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 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