RU58391U1

RU58391U1 - ULTRASONIC DISPERSANT

Info

Publication number: RU58391U1
Application number: RU2006126017/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Андреевич Кривега; Василий Герасимович Моисеев; Александр Борисович Лелик
Original assignee: Владимир Андреевич Кривега; Василий Герасимович Моисеев; Александр Борисович Лелик
Priority date: 2006-07-17
Filing date: 2006-07-17
Publication date: 2006-11-27

Abstract

Полезная модель относится к области ультразвуковой обработки жидких сред и может использоваться в различных технологических устройствах для получения жидких мелкодисперсных многокомпонентных сред. Задачей полезной модели является повышение эффективности работы диспергатора при повышении качества обработки многокомпонентных жидких смесей. Ультразвуковой диспергатор представляет собой пьезоэлектрический преобразователь проходного типа, состоящий из акустически прозрачной металлической трубы, на наружной поверхности которой расположены ультразвуковые вибраторы, а внутренняя полость трубы образует рабочую камеру. Диспергатор дополнительно содержит фильтр, закрепленный в полости трубы и перекрывающий в поперечном сечении рабочую камеру, при этом фильтр выполнен из коррозионностойкого материала. Фильтр может быть выполнен в виде цилиндрического стакана, длина фильтра выбрана равной или меньшей длины рабочей камеры, внутренний диаметр фильтра выбран меньшим диаметру рабочей камеры, а максимальный размер ячейки выбран из условия получения заданных размеров частиц диспергированного продукта. Кроме того, фильтр может быть выполнен в виде конуса или чашеобразной объемной геометрический фигуры, имеющей в продольном сечении криволинейную поверхность. Фильтр снабжен фланцем, расположенным на его открытом конце для закрепления в рабочей камере металлической трубы.The utility model relates to the field of ultrasonic treatment of liquid media and can be used in various technological devices for producing liquid finely divided multicomponent media. The objective of the utility model is to increase the efficiency of the dispersant while improving the processing quality of multicomponent liquid mixtures. The ultrasonic disperser is a piezoelectric transducer of the type through passage, consisting of an acoustically transparent metal pipe, on the outer surface of which there are ultrasonic vibrators, and the inner cavity of the pipe forms a working chamber. The dispersant further comprises a filter fixed in the cavity of the pipe and overlapping the working chamber in cross section, the filter being made of a corrosion-resistant material. The filter can be made in the form of a cylindrical glass, the filter length is chosen equal to or less than the length of the working chamber, the inner diameter of the filter is chosen smaller than the diameter of the working chamber, and the maximum cell size is selected from the condition of obtaining the specified particle sizes of the dispersed product. In addition, the filter can be made in the form of a cone or a cup-shaped volumetric geometric figure having a curved surface in longitudinal section. The filter is equipped with a flange located at its open end for fixing a metal pipe in the working chamber.

Description

Полезная модель относится к области ультразвуковой обработки жидких сред и может использоваться в различных технологических устройствах для получения жидких мелкодисперсных многокомпонентных сред.The utility model relates to the field of ultrasonic treatment of liquid media and can be used in various technological devices for producing liquid finely divided multicomponent media.

Известны ультразвуковые диспергаторы, представляющие собой преобразователи проходного типа, выполненные в виде звукопрозрачного цилиндра, на наружной поверхности которого в определенном порядке расположены вибраторы.Known ultrasonic dispersers, which are transducers of a through type, made in the form of a translucent cylinder, on the outer surface of which in a certain order are vibrators.

В частности известен мозаичный ультразвуковой пьезоэлектрический излучатель проходного типа, состоящий из цилиндра, стенки которого выполнены из акустически прозрачного материала одновременно являются одной из обкладок пьезокерамических преобразователей. А в качестве другой обкладки использован четвертьволновый отражатель, снабженный по образующей цилиндра радиальными ребрами воздушного охлаждения (АС СССР №209090, Кл. 42 s 1/06, МПК В 06 В 1/06).In particular, a mosaic piezoelectric ultrasonic emitter of the passage type, consisting of a cylinder, the walls of which are made of acoustically transparent material, is simultaneously one of the plates of piezoceramic transducers, is known. And as another cover, a quarter-wave reflector is used, equipped along the generatrix of the cylinder with radial air-cooling fins (AS of the USSR No. 209090, Cl. 42 s 1/06, IPC B 06 V 1/06).

Недостатком такого излучателя является то, что излучающие накладки выполнены из стали, имеющей высокое удельное акустическое сопротивление, снижающее излучающую акустическую энергию. Кроме того, в стенках цилиндра могут возникнуть паразитные продольные колебания, резко снижающие полезную работу излучателя.The disadvantage of this emitter is that the radiating pads are made of steel having a high specific acoustic resistance, which reduces the radiating acoustic energy. In addition, parasitic longitudinal vibrations can occur in the cylinder walls, which sharply reduce the useful work of the emitter.

Известен ультразвуковой диспергатор проточного типа, состоящий из пьезопреобразователя с накладками, выполненными заодно с концентраторами с переменным внутренним сечением, с осевым отверстием в концентраторах. На выходных торцах концентраторов акустически жестко и разъемно закреплены резонансные мембраны с проточными отверстиями. По обе стороны резонансных мембран сформированы щелевые зазоры за счет звукопрозрачных диафрагм и кольцевые зазоры. Устройство может иметь фокусирующие системы, активаторы кавитации, полуволновые насадки, полуволновые резонаторы, дополнительные высокочастотные излучатели (Патент на изобретение РФ №2221633, МПК: B 01 F 11/02).Known ultrasonic flow-type dispersant, consisting of a piezoelectric transducer with pads made integrally with concentrators with a variable internal section, with an axial hole in the concentrators. At the output ends of the concentrators, resonant membranes with flow openings are acoustically rigidly and detachably fixed. Slit gaps are formed on both sides of the resonant membranes due to the soundproof diaphragms and annular gaps. The device may have focusing systems, cavitation activators, half-wave nozzles, half-wave resonators, additional high-frequency emitters (RF Patent No. 2221633, IPC: B 01 F 11/02).

Однако данное устройство не обеспечивает эффективной обработки больших объемов жидкостей, требующихся, например, в промышленном производстве из-за конструктивного выполнения диспергатора, использующего один ультразвуковой пьезопребразователь. При этом применение одновременно нескольких диспергаторов, However, this device does not provide effective processing of large volumes of liquids required, for example, in industrial production due to the structural design of the dispersant using one ultrasonic piezoelectric transducer. Moreover, the use of several dispersants at the same time,

работающих от одного генератора, также не сможет обеспечить эффективную работу устройства из-за рассогласованности пьезопреобразователей по частоте.working from a single generator, will also not be able to ensure the effective operation of the device due to the inconsistency of the piezoelectric transducers in frequency.

Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь проходного типа, представляющий собой металлический цилиндр, выполненный из акустически прозрачного материала, с расположенными на нем вибраторами. Цилиндр выполнен в виде толстостенной трубы из материала с низким акустическим сопротивлением, внутренняя поверхность которой цилиндрическая, а наружная поверхность выполнена в форме многогранника, стороны которого разделены продольными по граням и кольцевыми пазами на излучающие участки, образующие, с закрепленными на них пьезоэлектрическими элементами и четвертьволновыми стальными накладками, составные полуволновые вибраторы. Глубина продольных и кольцевых пазов выполнена не менее половины толщины трубы. На внутренней стороне толстостенной трубы установлена тонкостенная гильза, выполненная из звукопрозрачного коррозионно-стойкого материала, длина которой превышает длину толстостенной трубы. В длинных преобразователях толстостенная труба может быть составлена из отдельных кольцевых элементов, состоящих из одного и более рядов радиально расположенных вибраторов, установленных на одной гильзе, а количество вибраторов может быть меньше количества излучающих участков (Патент на изобретение РФ№2222387, МПК: В 06 В 1/06).Closest to the claimed utility model is a flow-through ultrasonic piezoelectric transducer, which is a metal cylinder made of acoustically transparent material with vibrators located on it. The cylinder is made in the form of a thick-walled pipe made of a material with low acoustic impedance, the inner surface of which is cylindrical, and the outer surface is made in the form of a polyhedron, the sides of which are separated by longitudinal along faces and ring grooves into radiating sections forming, with piezoelectric elements and quarter-wave steel elements fixed to them overlays, compound half-wave vibrators. The depth of the longitudinal and annular grooves is made not less than half the thickness of the pipe. A thin-walled sleeve made of a soundproof, corrosion-resistant material, the length of which exceeds the length of a thick-walled pipe, is installed on the inner side of a thick-walled pipe. In long transducers, a thick-walled tube can be composed of separate ring elements consisting of one or more rows of radially arranged vibrators mounted on one sleeve, and the number of vibrators can be less than the number of emitting sections (RF Patent No. 2222387, IPC: V 06 V 1/06).

Однако данное устройство при его работе в непрерывном и замкнутом режиме не обеспечивает равномерного дробления зерен, которые в исходном веществе имеют разные размеры. Это приводит к недостаточно высокому качеству обработки и увеличению продолжительности такой обработки.However, this device during its operation in continuous and closed mode does not provide uniform crushing of grains, which in the starting material have different sizes. This leads to insufficiently high quality processing and increase the duration of such processing.

Задачей полезной модели является повышение эффективности работы диспергатора при повышении качества обработки многокомпонентных жидких смесей.The objective of the utility model is to increase the efficiency of the dispersant while improving the processing quality of multicomponent liquid mixtures.

Техническим результатом полезной модели является получение однородной мелкодисперсной среды уже в течение одного цикла обработки, а также сокращение времени обработки смесей.The technical result of the utility model is to obtain a homogeneous finely dispersed medium within one processing cycle, as well as reducing the processing time of mixtures.

Поставленная задача решается тем, что ультразвуковой диспергатор, представляющий собой пьезоэлектрический преобразователь проходного типа, состоящий из акустически прозрачной металлической трубы, на наружной поверхности которой расположены ультразвуковые вибраторы, а внутренняя полость трубы образует рабочую камеру, согласно техническому решению, дополнительно содержит The problem is solved in that the ultrasonic disperser, which is a piezoelectric transducer of a through type, consisting of an acoustically transparent metal pipe, on the outer surface of which there are ultrasonic vibrators, and the inner cavity of the pipe forms a working chamber, according to the technical solution, further comprises

фильтр, закрепленный в полости трубы и перекрывающий в поперечном сечении рабочую камеру, при этом фильтр выполнен из коррозионностойкого материала.the filter is fixed in the cavity of the pipe and overlapping in the cross section of the working chamber, while the filter is made of corrosion-resistant material.

Фильтр может быть выполнен в виде цилиндрического стакана, при этом длина фильтра выбрана равной или меньшей длины рабочей камеры, внутренний диаметр фильтра выбран меньшим диаметра рабочей камеры, а максимальный размер ячейки выбран из условия получения заданных размеров частиц диспергированного продукта.The filter can be made in the form of a cylindrical glass, the filter length being chosen equal to or less than the length of the working chamber, the inner diameter of the filter is chosen smaller than the diameter of the working chamber, and the maximum cell size is selected from the conditions for obtaining the specified particle sizes of the dispersed product.

Кроме того, фильтр может быть выполнен в виде конуса или чашеобразной объемной геометрический фигуры, имеющей в продольном сечении криволинейную поверхность. При этом фильтр, изготовленный по любому из перечисленных вариантов, может быть снабжен фланцем, расположенным на его открытом конце для закрепления в рабочей камере металлической трубы.In addition, the filter can be made in the form of a cone or a cup-shaped volumetric geometric figure having a curved surface in longitudinal section. In this case, a filter made according to any of the above options may be provided with a flange located at its open end for fixing a metal pipe in the working chamber.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлен общий вид заявляемого устройства.The utility model is illustrated in the drawing, which shows a General view of the inventive device.

Позициями на чертеже обозначены: 1 - труба, 2 - ультразвуковые вибраторы, 3 - рабочая камера, 4 - фильтр, 5 - входной и выходной патрубки.The positions in the drawing indicate: 1 - pipe, 2 - ultrasonic vibrators, 3 - working chamber, 4 - filter, 5 - inlet and outlet pipes.

Диспергатор состоит из трубы 1, на наружной поверхности которой расположены ультразвуковые вибраторы 2, внутренняя полость трубы служит рабочей камерой 3. В рабочей камере размещен фильтр 4. Стрелками на чертеже показано направление течения жидкости. Труба 1 соединена с входным и выходным патрубками 5.The dispersant consists of a pipe 1, on the outer surface of which ultrasonic vibrators 2 are located, the inner cavity of the pipe serves as a working chamber 3. In the working chamber there is a filter 4. The arrows in the drawing show the direction of fluid flow. The pipe 1 is connected to the inlet and outlet pipes 5.

В рабочей камере 3 диспергатора размещен фильтр 4, форма которого обеспечивает максимальную площадь контактирования частиц обрабатываемой жидкости со стенками фильтра. В частности фильтр может быть выполнен в виде цилиндрического стакана, конуса, чашеобразной объемной фигуры и др. Фильтр выполнен с фланцем, расположенным на его открытом конце. Фильтр изготовлен из коррозионностойкого фильтровального материала, например, из нержавеющей сетки «саржевого плетения», и своим фланцем крепится к одному из торцов металлической трубы.In the working chamber 3 of the dispersant is placed a filter 4, the shape of which provides the maximum contact area of the particles of the processed fluid with the walls of the filter. In particular, the filter can be made in the form of a cylindrical glass, cone, cup-shaped volumetric figure, etc. The filter is made with a flange located at its open end. The filter is made of a corrosion-resistant filter material, for example, of a “twill weaving” stainless mesh, and is fastened with its flange to one of the ends of the metal pipe.

Ультразвуковой диспергатор может быть выполнен на основе ультразвукового пьезокерамического преобразователя по патенту на изобретение №2222387.The ultrasonic dispersant can be made on the basis of the ultrasonic piezoelectric transducer according to the patent for invention No. 2222387.

Заявляемая конструкция диспергатора обеспечивает получение жидких смесей с величиной зерна получаемой продукции с заданными размерами. При прохождении смеси через диспергатор частицы меньшей величины пор фильтра без задержки проходят через ячейки. Крупные частицы задерживаются фильтром и находятся под воздействием ультразвуковой кавитации до тех пор, пока они не разрушатся на более The inventive design of the dispersant provides liquid mixtures with a grain size of the resulting product with a given size. When a mixture passes through a dispersant, particles of a smaller filter pore size without delay pass through the cells. Large particles are retained by the filter and are exposed to ultrasonic cavitation until they collapse by more

мелкие частицы, диаметр которых позволит им пройти через ячейки фильтра. Фильтр под воздействием ультразвуковых колебаний, также начинает колебаться и воздействует на частицы, соприкасающиеся с ним или застрявшие в его ячейках. Т.о. происходит дополнительное дробление крупных частиц и очистка ячеек фильтра от застрявших в них частиц. Кроме того, частицы, попавшие в узловые зоны ультразвуковых стоячих волн, двигаясь от периферии к центру, смещаются в зоны пучности ультразвукового поля и, быстро разрушаясь, проходят через фильтр. Таким образом, жидкость, проходя один раз через диспергатор, обрабатывается до требуемых параметров.small particles whose diameter will allow them to pass through the filter cells. The filter, under the influence of ultrasonic vibrations, also begins to oscillate and acts on particles in contact with it or stuck in its cells. T.O. there is an additional crushing of large particles and cleaning of the filter cells from particles stuck in them. In addition, particles that fall into the nodal zones of ultrasonic standing waves, moving from the periphery to the center, are displaced into the antinode zones of the ultrasonic field and, rapidly collapsing, pass through the filter. Thus, the liquid, passing once through the dispersant, is processed to the required parameters.

Claims

1. Ultrasonic dispersant, which is a piezoelectric transducer of the type through passage, consisting of an acoustically transparent metal pipe, on the outer surface of which there are ultrasonic vibrators, and the internal cavity of the pipe forms a working chamber, characterized in that it further comprises a filter fixed in the pipe cavity and overlapping in a cross section the working chamber, while the filter is made of corrosion-resistant material.

2. The ultrasonic dispersant according to claim 1, characterized in that the filter is made in the form of a cylindrical glass, the length of the filter is chosen to be equal to or less than the length of the working chamber, the inner diameter of the filter is chosen smaller than the diameter of the working chamber, and the maximum cell size is selected from the conditions for obtaining the specified particle sizes dispersed product.

3. The ultrasonic dispersant according to claim 1, characterized in that the filter is made in the form of a cone.

4. The ultrasonic dispersant according to claim 1, characterized in that the filter is made in the form of a volumetric bowl-shaped geometric figure having a curved surface in longitudinal section.

5. The ultrasonic dispersant according to claim 2, 3, or 4, characterized in that the filter is equipped with a flange located at its open end for fixing a metal pipe in the working chamber.