UA149852U - Ультразвуковий активатор-змішувач полімерних нанокомпозитів - Google Patents

Abstract

Ультразвуковий активатор-змішувач полімерних нанокомпозитів містить герметичну, вертикально установлену на амортизаторах циліндричну ємність з кришкою, днищем, забезпеченим центрально установленим патрубком з корковим краном, і запірно-роздавальною арматурою. На верхній стороні вертикально установленої циліндричної ємності між герметизуючими і амортизуючими кільцевими прокладками горизонтально розміщена мембрана з жорстко і центрально закріпленим магнітострикційним перетворювачем з верхньої сторони і отворами по периферії, розміщеними між дзвоноподібним оболонковим концентратором і першим конусним оболонковим концентратором, перфорованим отворами, жорстко і центрально закріпленим основою з нижньої сторони до мембрани, в центральну частину отвору концентратора якого опирається лійкоподібний концентратор з отворами і циліндричною частиною, яка своїм відкритим кінцем не доходить до днища. Між першим конусним концентратором і лійкоподібним концентратором паралельно розміщені і також закріплені аналогічні концентратори, кожний з яких аналогічно опирається у внутрішню нижню сторону дзвоноподібного концентратора, оперті кінці яких забезпечені півотворами. Герметизація ємності зверху забезпечується кришкою з центральним вхідним патрубком з корковим краном.

Description

Корисна модель належить до області хімічної, електрохімічної, харчової, будівельної та інших технологій, зокрема стосується установок для диспергування твердих частинок в дисперсних сумішах та змішування їх з рідкою фазою.

Відома установка для активації цементної суспензії (авт. свід. СРСР Мо 1065214, Кл.

В28С05/46, опубл. в бюл. Мо 1, 1984 р.), яка містить герметичну ємність, розміщену на основі на амортизаторах, з розміщеними всередині неї одна під одною секціями з випромінювачами, і запірно-роздавальну арматуру для введення і виведення цементної суспензії, при цьому секції оснащені симетрично розміщеними під ними магнітострикційними перетворювачами.

Недоліками установки є: - виконання ремонтних робіт по зміні окремих вузлів складне через наявність секцій, розміщених одна над одною; - відсутні концентратори ультразвукових хвиль, що зменшує ступінь диспергування твердих частинок в кавітаційній зоні; - наявність охолоджувальної системи.

Відома установка для активації цементної суспензії (авт. свід. СРСР Мо 1451027, Кл.

В28С05/46, опубл. в бюл. Мо 2, 1989 р.), яка містить герметичну ємність, установлену на амортизаторах, з розміщеними послідовно в ній на кільцевих прокладках з пружного матеріалу мембранами, забезпеченими магнітострикційними перетворювачами, патрубки для введення суспензії і штуцер з'єднання в вакуумною системою.

Недоліками установки є: - складність конструкції, що викликає труднощі в процесі експлуатації; - відсутність концентратів ультразвукових хвиль, що зменшує ступінь диспергування твердих частинок в суспензії в процесі кавітації; - наявність вакуумної системи.

Відомий диспергатор-змішувач (авт. свід. СРСР Мо 1803324, Кл. В28С5/46, опубл. в бюл. Мо 11, 1993 р.), який містить установлену на амортизаторах вертикальну герметичну ємність у вигляді корпусу з кришкою і з днищем, установлені на кришці по осі корпусу оболонку, яка закріплена на боковій внутрішній поверхні корпусу за допомогою упора прогумованої амортизаційної прокладки, концентратор ультразвукових коливань з магнітострикційним

Зо перетворювачем, змонтованим по осі корпусу, мембрану з отвором, закріплену на боковій поверхні корпусу при допомозі кільцевих упорів і прогумованої амортизаційної прокладки.

Недоліками диспергатора-змішувача є: - наявність тільки одного концентратора ультразвукових коливань і його складність виготовлення із-за конструктивного поєднання з мембраною; - недостатній ступінь диспергування твердих частинок суспензії.

Відомий також диспергатор (авт. свід. СРСР Мо 1620309, Кл. В28С5/46 опубл. в бюл. Мо 2, 1991 р.), який містить установлену на амортизаторах вертикальну герметичну ємність, по осі якої по різні сторони перегородки змонтовані магнітострикційний перетворювач і основний концентратор ультразвукових коливань у вигляді зрізаного конуса зі сферичною верхньою частиною, закріплений на стінках ємності додатковий концентратор, розміщений з проміжком і коаксіально основному, у вигляді оболонки, запірно-роздавальну арматуру, а оболонка забезпечена індукційними котушками і виконана із діелектричного матеріалу.

Недоліками диспергатора є: - наявність охолоджувальної системи; - кавітаційне поле створює один концентратор ультразвукових коливань, що недостатньо забезпечує диспергування твердих частинок в суспензії.

Відомий також "Активатор" по патенту України Мо 329087, опубл. в бюл. Мо 1, 2008 р., ємність якого складається з верхньої циліндричної секції з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком, і нижньої конусної секції з днищем і центральним вихідним патрубком, між якими на пружних прокладках установлена горизонтальна мембрана, з центральним отвором і отворами по периметру, на якій з верхньої сторони центрально закріплена напівкульова мембрана, вигнутою стороною вверх, з отворами в нижній частині, до якої з нижньої сторони центрально і жорстко закріплений магнітострикційний перетворювач і по її зовнішньому контуру - циліндричний концентратор, а з нижньої сторони горизонтальної мембрани аналогічно закріплений напівкульовий концентратор випуклою стороною вниз, з центральним отвором, по контуру якого аналогічно закріплена верхня секція пустотного концентратора, до якого з нижньої сторони центрально і жорстко закріплений кульовий концентратор, який складається з верхнього напівкульового концентратора з отворами і з нижнього напівкульового концентратора з центральним отвором, до якого аналогічно закріплена 60 нижня секція конусного концентратора з жорстко і центрально прикріпленим до нижньої частини кульковим концентратором з аналогічними складом і отворами, при цьому нижній центральний його отвір співпадає з аналогічними отвором кришки нижньої секції.

Кульові концентратори по діаметру збільшуються знизу вверх як і нижня секція конусного пустотного концентратора.

Недоліками активатора є: - складність виготовлення кульових концентраторів різних діаметрів; - значні габарити конструкції установки по висоті.

Як найближчий аналог прийнятий "Змішувач-активатор" по патенту України Мо 30682, МПК

В28С5/46, опубл. в бюл. Мо 5, 2008 р., який містить у вертикально установлену герметичну циліндричну ємність, під її кришкою горизонтальну мембрану, з допомогою амортизуючих і герметизуючих прикладок, на якій жорстко і центрально закріплений магнітострикційний перетворювач ультразвукових коливань з отворами по його контуру, які співпадають з верхніми відкритими порожнинами основ, жорстко закріплених з її нижньої сторони під кутом до вертикалі, пустотних конусних концентраторів ультразвукових коливань так, що порожнини їх нижніх кінців, по зовнішньому діаметру концентраторів, з'єднані з внутрішньою порожниною кульового концентратора ультразвукових коливань в його отворах через амортизаційні прокладки, забезпеченим центральним отвором зверху і жорстко закріпленого знизу до нижнього кінця центрального концентратора ультразвукових коливань, який жорстко і центрально закріплений з нижньої сторони мембрани.

Недоліками найближчого аналога є: - недостатній ступінь диспергування твердих частинок суспензії і змішування їх з рідиною; - складність конструкції концентраторів ультразвукових хвиль.

В основу корисної моделі поставлена задача підвищення якості активації суспензії, змішування її складових і удосконалення конструкції установки.

Поставлена задача вирішується тим, що ультразвуковий активатор-змішувач полімерних нанокомпозитів містить вертикально установлену циліндричну ємність з днищем, оснащеним центрально установленим патрубком з корковим краном, розміщену на амортизаторах, на верхній стороні якої між герметизуючими і амортизуючими кільцевими прокладками горизонтально розміщена мембрана з жорстко і центрально закріпленим магнітострикційним

Зо перетворювачем з верхньої сторони і отворами по периферії, розміщеними між дзвоноподібним оболонковим концентратором і першим конусним оболонковим концентратором, перфорованим отворами, жорстко і центрально закріпленим основою з нижньої сторони до мембрани, в центральну частину отвору концентратора якого опирається лійкоподібний концентратор з отворами і циліндричною частиною, яка своїм відкритим кінцем не доходить до днища; між першим конусним концентратором і лійкоподібним концентратором паралельно розміщені і також закріплені аналогічні концентратори, кожний з яких аналогічно опирається у внутрішню нижню сторону дзвоноподібного концентратора, оперті кінці яких забезпечені напівотворами; при цьому герметизація ємності зверху забезпечується кришкою з центральним вхідним патрубком, оснащеним корковим краном.

Загальними ознаками для ультразвукового активатора-змішувача полімерних нанокомпозитів та найближчого аналога є: герметична вертикально установлена на амортизаторах циліндрична ємність з кришкою, днищем із запірно-роздавальною арматурою з розміщеними в ній мембраною з магнітострикційним перетворювачем і кільцевими концентраторами.

Конструктивні рішення ультразвукового активатора-змішувача полімерних нанокомпозитів сумішей забезпечують ряд переваг і суттєвих відмінностей у порівнянні з найближчим аналогом, основними з яких є: 1. Частково нові сполучення ознак, що свідчить про наявність суттєвих відмінностей: дзвоноподібний оболонковий концентратор, конусні концентратори, перфоровані отворами, лійкоподібний з отворами і циліндричний концентратор в нижній частині, оболонкові концентратори ультразвукових коливань; концентратори між дзвоноподібним і лійкоподібним установлені паралельно з проміжками, закріплені до нижньої сторони горизонтальної мембрани, нижньою стороною з напівотворами опираються у випуклу частину дзвоноподібного концентратора. 2. Заміна частини ознак новими, що вказує на наявність суттєвих відмінностей: кульовий концентратор з радіально під'єднаними конусним центральним та кільцевим концентраторами трикутного поперечного перерізу замінений на циліндричний концентратор, центрально і жорстко закріплений в нижній частині лійкоподібного концентратора, який не доходить до внутрішньої поверхні днища.

3. Враховуючи викладене у пп. 1 і 2, конструктивні рішення ультразвукового активатора- змішувача полімерних нанокомпозитів забезпечують нові взаємоположення ознак, нові типи зв'язків і взаємодії між ознаками, що теж свідчить про наявність суттєвих відмінностей.

На кресленні приведений ультразвуковий активатор-змішувач полімерних нанокомпозитів у повздовжньому розрізі.

Ультразвуковий активатор-змішувач полімерних нанокомпозитів містить вертикально установлену циліндричну ємність 1 з днищем 2, оснащеним центрально установленим патрубком З з корковим краном 4, розміщену на амортизаторах 5, на верхній стороні якої між герметизуючими і амортизуючими кільцевими прокладками б і 7 горизонтально розміщена мембрана 8 з жорстко і центрально закріпленим магнітострикційним перетворювачем 9 з верхньої сторони і отворами 10 по периферії, розміщеними між дзвоноподібним оболонковим концентратором 11 і першим конусним оболонковим концентратором 12, перфорованим отворами 13, жорстко і центрально закріпленим основою з нижньої сторони до мембрани 8, в центральну частину отвору концентратора 11 якого опирається лійкоподібний концентратор 14 з отворами 15 і циліндричною частиною 16, яка своїм відкритим кінцем не доходить до днища 2.

Між першим конусним концентратором 12 і лійкоподібним концентратором 14 паралельно розміщені і також закріплені аналогічні концентратори 17 і 18, кожний з яких аналогічно опирається у внутрішню нижню сторону дзвоноподібного концентратора 11, оперті кінці яких забезпечені напівотворами 19.

Герметизація ємності 1 зверху забезпечується кришкою 20 з центральним вхідним патрубком 21, оснащеним корковим краном 22.

Ультразвуковий активатор-змішувач полімерних нанокомпозитів працює таким чином.

При закритому корковому крані 4, включеному високочастотному генераторові магнітострикційного перетворювача 9 і відкритому корковому крані 22 по вхідному патрубку 21 в ємність 1 подають суспензію для її активації.

Попадаючи на корпус магнітострикційного перетворювача 9, вона охолоджує його і піддається дії ультразвукових полів, випромінюваних самим корпусом і верхньою стороною мембрани 8.

В турбулентних потоках суспензії під дією ультразвукових полів виникають явища кавітації,

Зо які є найбільш потужним диструктором твердих частинок в рідині і змішувачем продуктів руйнування з рідкою фазою. Одночасно з кавітацією діють фактори руйнування твердої фази при ударах і співударах твердих частинок, їх різновиди тертя та механічної ерозії. В процесі дії цих факторів диспергування твердих частинок їх питома поверхня значно збільшується, що забезпечує подальшу активність суспензії в цілому.

Через отвори 10, які діють як циліндричні концентратори і гідродинамічні випромінювачі, суспензія попадає в простір між внутрішньою стороною дзвоноподібного оболонкового концентратора 11 і зовнішньою стороною першого конусного оболонкового концентратора 12, на яку діють ультразвукові поля, випромінювані названими сторонами концентраторів 11 і 12.

Через отвори 13 і 19, які діють аналогічно отворам 10, суспензія попадає в простір між першим конусним концентратором 12 і аналогічним конусним концентратором 17, де на неї діють ультразвукові поля, які випромінюють відповідні сторони і т. д.

Пройшовши отвори 15 лійкоподібного концентратора 14, суспензія піддається фокусуючій дії ультразвукового поля, випромінюваного внутрішньою поверхнею, та ультразвукового поля, випромінюваного нижньою стороною мембрани 8. В циліндричній частині 16, яка діє як циліндричний фокусуючий ультразвук концентратор з максимальною щільністю ультразвукового поля і як гідродинамічний випромінювач, суспензія потрапляє на днище 2 і поступово заповнює ємність 1. При цьому вступає в дію ультразвукове поле, яке випромінюється зовнішньою стороною дзвоноподібного оболонкового концентратора 11, чим підтримується дія кавітації у всьому об'ємі.

Після заповнення ємності 1 частково або повністю відкривають корковий кран 4 і активовану суспензію видаляють для подальшого використання. Одночасно краном 22 регулюють об'єм суспензії що надходить на активацію по вхідному патрубку 21, і процес продовжується в безперервному режимі.

Після закінчення роботи установка промивається аналогічним чином, після чого виключають високочастотний генератор (не показаний) магнітострикційного перетворювача 9.

При відновленні роботи процеси повторюються. (510)

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Ультразвуковий активатор-змішувач полімерних нанокомпозитів, що містить герметичну, вертикально установлену на амортизаторах циліндричну ємність з кришкою, днищем і запірно- роздавальною арматурою, в якій розміщені мембрана з магнітострикційним перетворювачем і кільцеві концентратори, який відрізняється тим, що він містить вертикально установлену циліндричну ємність з днищем, забезпеченим центрально установленим патрубком з корковим краном, розміщену на амортизаторах, на верхній стороні якої між герметизуючими і амортизуючими кільцевими прокладками горизонтально розміщена мембрана з жорстко і центрально закріпленим магнітострикційним перетворювачем з верхньої сторони і отворами по периферії, розміщеними між дзвоноподібним оболонковим концентратором і першим конусним оболонковим концентратором, перфорованим отворами, жорстко і центрально закріпленим основою з нижньої сторони до мембрани, в центральну частину отвору концентратора якого опирається лійкоподібний концентратор з отворами і циліндричною частиною, яка своїм відкритим кінцем не доходить до днища, між першим конусним концентратором і лійкоподібним концентратором, паралельно розміщені і також закріплені аналогічні концентратори, кожний з яких аналогічно опирається у внутрішню нижню сторону дзвоноподібного концентратора, оперті кінці яких забезпечені напівотворами, при цьому герметизація ємності зверху забезпечується кришкою з центральним вхідним патрубком з корковим краном.

   Ре Я; З ЇЇ а ши р а и са вк Бод мли ж аз ВК мс як і ке сен Фіодннтентнессовон сни, р с щ - сн , Ме т о ії Си ВСЯ ЗВИК КК КВ КК ВЕ КЕКВ В В В В в ВК сах а в АСК КАКЯ ї БОКУ увинив Т ух | Ж й х А ! і Тк і ; рат в а чия пи В Ки в ел с я КИ ДИ я ня Б, й Ми: Це нвья я х ще Ї й у: ; ч їх й: пк У її. ней : " З се ку» й хі о сн, як ! жено пе інн Іі ше же сн нн . унаминнн щ: ля їв одна з ЩЕ с-зй с