UA30358U - Ультразвуковий змішувач-активатор - Google Patents

Abstract

Ультразвуковий змішувач-активатор містить вертикально установлену на амортизаторах циліндричну ємність з кришкою і днищем, оснащеними відповідно центральними вхідним і вихідним патрубками з корковими кранами, мембрану, магнітострикційний перетворювач ультразвукових коливань та концентратори ультразвукових хвиль з відбивачами. На днищі між герметизуючими і амортизуючими прокладками горизонтально установлена мембрана з отворами по периметру.

Description

Опис винаходу

Корисна модель відноситься до області харчової, електротехнічної, будівельної, хімічної та іншої 2 промисловості, а саме, до установок для змішування та активації дисперсних суспензій.

Відомий пристрій для активації цементу |1), який утримує установлену на амортизаторах раму з вібратором, герметичну ємність з розміщеними в ній трубопроводом і гідродинамічним випромінювачем, патрубками для введення і виведення цементної суспензії і подачі надлишкового тиску.

Недоліком цього пристрою є те, що він забезпечує диспергування мінеральних речовин тільки при наявності 710 значного надлишкового тиску та значної витрати води в процесі дії ультразвукових коливань.

Відома також установка для активації цементної суспензії |2), яка утримує герметичну ємність на амортизаторах, забезпечену фігурними секціями, з'єднаними між собою і утворюючими герметичний об'єм, підключений до вакуумнасосу, з установленими перетворювачами з мембранами та п'єзокерамічними випромінювачами з тефлоновими трубками, розташованими під ними паралельно нахиленим стінкам фігурних 12 секцій.

Недоліками установки є: - недостатня ступінь диспергування і перемішування сумішей; - складність виготовлення фігурних секцій; - низька продуктивність із-за великої протяжності шляху переміщення суспензії; - значна витрата електроенергії.

Відомий також пристрій для активації цементної суспензії |З), який забезпечений закріпленим в дні магнітострикційним перетворювачем, випромінююча пластина якого розміщена паралельно валам, при цьому вали виконані різношвидкісними, із яких високошвидкісний вал виконаний із закріпленими на ньому дисками, які чергуються з шайбами, а низькошвидкісний - у вигляді пустотілого барабану з кільцевими канавками для входу 29 дисків високошвидкісного валу. 2

Недоліками пристрою є: - недостатня стрінь диспергування твердих частинок і їх перемішування; - відсутність умов для кавітаційного впливу на процеси диспергування та змішування.

Відомий диспергатор-змішувач |4), утримуючий концентратор ультразвукових коливань, забезпечений со 30 установленими по висоті і закріпленими на ньому тарілчатими перфорованими криволінійними мембранами зі ду збільшенням радіуса кривизни в сторону магнітострикційного перетворювача, при цьому герметична ємність виконана у вигляді з'єднаних циліндричної і, розташованої над нею, конічної оболонки з постійним зазором між со внутрішньою поверхнею ємності і торцями мембран. о

Недоліками диспергатора-змішувача є: 3о - недостатня ступінь диспергування твердих частинок і їх змішування; со - нестандартність тарілчатих мембран; - складність у виготовленні ємності.

Відомий також диспергатор-змішувач (|5), який забезпечений додатковими випромінювачами, ємність « виконана по формі зрізаного конуса, установленого більшою основою на амортизаторах, і має на боковій 50 поверхні кільцеві кронштейни, на яких через пружні прокладки розміщені випромінювачі, виконані у вигляді т с кільцевих п'єзокерамічних перетворювачів, а диски закріплені на вертикальному валу привода співвісно ємності, з» причому діаметр кожного диска, розміщеного над відповідним кільцевим перетворювачем, менше діаметра останнього.

Недоліками найближчого аналога є: 45 - недостатня ступінь диспергування і змішування суспензії; і - необхідність забезпечення установки вакуумною системою; о - нестандартність криволінійних мембран; - складність виготовлення корпусу. се В якості найближчого аналога прийнятий змішувач-активатор |б), який забезпечений розміщеним на валу сл 20 Шківом, закріпленим до ємності і до кришки за допомогою амортизуючих і герметизуючих прокладок мембрани стаканного типу з конусним концентратором з тарілчатими дисками, установленими на внутрішній поверхні со днища мембрани, а шайбоподібні випромінювачі виконані тарілчатими і закріплені на внутрішній поверхні мембрани по її висоті, увігнутою поверхнею в бік кришки, причому верхній шайбоподібний випромінювач розміщений із зазором між увігнутою поверхнею в бік кришки, а наступні випромінювачі - між дисками концентратора, жорстко з'єднаними з останнім і розміщеними на ньому по висоті ємності випуклою поверхнею в с бік кришки, причому вал виконаний пустотним з радіальними отворами, розміщеними над увігнутою поверхнею кожного з'єднаного з ним диска, і зв'язаний з завантажувальним патрубком за допомогою упорного підшипникового з'єднання, при цьому мембрана виконана з отворами по периметру перетворювача.

Спільним ультразвукового змішувача-активатора з найближчим аналогом і аналогами є вертикально 60 установлена циліндрична ємність на амортизаторах з кришкою і днищем, забезпеченими відповідно центральними вхідними і вихідними патрубками з корковими кранами, мембрана, магнітострикційний перетворювач ультразвукових коливань та концентратор ультразвукових хвиль.

Задачею корисної моделі є підвищення якості змішування і активації дисперсних сумішей та удосконалення конструкції установки. бо Задача вирішується тим, що ультразвуковий змішувач-активатор утримує вертикально установлену циліндричну ємність з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном та днищем, з центральним вихідним патрубком забезпеченим корковим краном, установленим на амортизаторах. На днищі, між герметизуючими і амортизуючими прокладками горизонтально установлена мембрана з отворами по периметру, між якими центрально і жорстко з нижньої сторони закріплений магнітострикційний перетворювач ультразвукових коливань. При цьому отвори співпадають з проміжками між центрально і жорстко закріпленим з верхньої сторони мембрани нижнім пустотним конусним концентратором, на вершині якого закріплений змінний відбивач, та пустотним кільцевим концентратором трикутного поперечного розтину, який забезпечений кільцевим відбивачем. Концентратор центрально і жорстко закріплений до внутрішньої поверхні вертикально і 7/0 Чентрально установленого концентратора стаканного типу, повернутого вверх дном, забезпеченим отворами, які співпадають з проміжками між пустотним кільцевим концентратором та центрально і жорстко закріпленим до

Нього знизу пустотним конусним концентратором, вершина якого повернута вниз і забезпечена з'ємним відбивачем. З верхньої сторони дна жорстко і центрально закріплений циліндричний концентратор.

Конструктивне виконання ультразвукового змішувача-активатора має ряд переваг у порівнянні з відомими /5 аналогами і найближчим аналогом та забезпечує наявність суттєвих відмінностей ознак, приведених у відмітній частині формули: 1. Частково нове сполучення ознак, що указує на наявність суттєвих відмінностей: отвори мембрани співпадають з проміжками між центрально і жорстко закріпленим з її верхньої сторони нижнім пустотним конусним концентратором ультразвукових хвиль; змінні відбивачі на вершинах пустотних конусних 2о Концентраторів; пустотний кільцевий концентратор трикутного поперечного розтину; кільцевий відбивач; концентратор стаканного типу, який повернутий вверх дном, яке забезпечене отворами, співпадаючими з проміжками між пустотним кільцевим концентратором та пустотним конусним концентратором, вершина якого повернута вниз; з'ємний відбивач цього пустотного конусного концентратора; центральний циліндричний концентратор.

Таке конструктивне рішення розміщення концентраторів значно посилює ультразвукове поле і при наявності турбулентного руху суспензії відповідно посилює дію кавітації на тверду фазу та забезпечує змішування - продуктів руйнування твердих частинок з рідиною. Одночасно діють додаткові потужні деструктори: удари і співудари твердих частинок, їх аналогічні види тертя та механічна ерозія. 2. Введення нових ознак, які указують на наявність суттєвих відмінностей: горизонтальна мембрана, до якої со

З нижньої сторони центрально і жорстко закріплений магнітострикційний перетворювач ультразвукових коливань; нижній і верхній пустотні концентратори ультразвукових хвиль, на вершинах яких закріплені змінні відбивачі; іо) пустотний кільцевий концентратор трикутного поперечного розтину, який забезпечений кільцевим відбивачем; с визначені місця для розміщення отворів в мембрані та дні концентратора стаканного типу, що забезпечує співпадання їх з проміжками між пустотним кільцевим концентратором та нижнім і верхнім пустотними конусними «2 з5 Концентраторами; центральний циліндричний концентратор. с

Введення нових ознак забезпечило виникнення потужної кавітаційної дії, яка є головним фактором активації і змішування суспензії. В той же час сама конструкція установки удосконалилась за рахунок виключення вузлів обертання та спрощення подачі суспензії в ємність.

З. Згідно п.п.ї ії 2 в конструктивному рішенні ультразвукового змішувача-активатора мають місце нові « взаємоположення ознак та нові типи зв'язків між ознаками. з с Ультразвуковий змішувач-активатор (див. креслення) утримує вертикально установлену циліндричну ємність 1 з кришкою 2 забезпеченою центральним вхідним патрубком З з корковим краном 4 та днищем 5, з центральним з вихідним патрубком 6 забезпеченим корковим краном 7, установленим на амортизаторах 8. На днищі 5, між герметизуючими і амортизуючими прокладками 9 і 10, горизонтально установлена мембрана 11 з отворами 12 по периметру, між якими центрально і жорстко з її нижньої сторони закріплений магнітострикційний с перетворювач ультразвукових коливань 13. При цьому отвори 12 співпадають з проміжками між центрально і жорстко закріпленим з верхньої сторони мембрани 11 нижнім пустотним конусним концентратором 14, на о вершині якого закріплений змінний відбивач 15 та пустотним кільцевим відбивачем 17. Концентратор 16 с центрально і жорстко закріплений до внутрішньої поверхні вертикально і центрально установленого 5р Концентратора 18 стаканного типу повернутого вверх дном 19 забезпеченим отворами 20, які співпадають з 1 проміжками між пустотним кільцевим концентратором 16 та центрально і жорстко закріпленим до нього знизу со пустотним конусним концентратором 21, вершина якого повернута вниз і забезпечена з'ємним відбивачем 22. З верхньої сторони дна 19 жорстко і центрально закріплений циліндричний концентратор 23.

Ультразвуковий змішувач-активатор працює таким чином.

При закритому корковому крані 7, ввімкненому високочастотному генераторові (не показаний) магнітострикційного перетворювача 13 і відкритому корковому крані 4 по вхідному патрубку З в ємність 17 с подають суспензію для її активації і змішування. З вхідного патрубка З суспензія поступає в циліндричний концентратор 23 на дно 19 і піддається дії ультразвукових полів випромінюваних внутрішньою стороною концентратора 23, фокусуючого ультразвукові коливання в центральній зоні та верхньою стороною дна 19. При бо цьому В турбулентних потоках суспензії виникають явища кавітації, які є потужними факторами диспергування твердих частинок в рідині та змішування продуктів руйнування цих частинок з рідкою фазою. Дію кавітації доповнюють удари і співудари твердих частинок, їх різновиди тертя та механічна ерозія.

Таким чином забезпечується значне збільшення питомої поверхні твердої фази в суспензії та рівномірний розподіл дисперсних частинок в об'ємі, що і сприяє росту активності суспензії в цілому при її використанні. 65 Через отвори 20, які діють як циліндричні концентратори і гідродинамічні випромінювачі, суспензія поступає в проміжок між концентраторами 16 і 21, де піддається дії ультразвукових полів випромінюваних їх поверхнями. Потужність цих полів збільшується по мірі руху суспензії. В кульовій зоні між відбивачами 15, 17 і 22 концентрація ультразвукових хвиль і, відповідно, кавітація досягається максимального рівня в сфокусованій зоні, що визиває руйнування самих відбивачів 15, 17 і 22 і необхідність періодичної їх заміни.

Далі суспензія опускається вниз по проміжку між концентраторами 14 і 16 і на них діють ультразвукові поля цих концентраторів. Проходячи через отвори 12, які діють аналогічно отворам 20, суспензія охолоджує корпус магнітострикційного перетворювача, піддається дії випромінюваних ним ультразвукових хвиль та ультразвукового поля нижньої сторони мембрани 11, що забезпечує дію кавітації в зоні над днищем 5.

Заповнюючи ємність 1 послідовно включаються в роботу ультразвукові поля випромінювані зовнішніми 7/0 поверхнями концентраторів 18 і 23, чим підтримується дія кавітації у всьому об'ємі.

Після заповнення ємності 1 частково або повністю відкривають корковий кран 7 і видаляють активовану і змішану суспензію для подальшого використання. Одночасно корковим краном 4 регулюють подачу в ємність 1 суспензії і процес продовжується в безперервному режимі.

По закінченні роботи аналогічним чином промивають установку, після чого виключають високочастотний /5 Генератор (не показаний).

При відновленні роботи процеси повторюються.

Джерела інформації: 1. Авторське свідоцтво СРСР Моб43346, Кл. 828С5/46, 1979. 2. Авторське свідоцтво СРСР Мо1065214, Кл. 828С5/46, 1984.

З. Авторське свідоцтво СРСР Мо1175720, Кл. В828С5/46, 1983. 4. Авторське свідоцтво СРСР Мо1565703, Кл. 828С5/46, 1990. 5. Авторське свідоцтво СРСР Мо1570922, Кл. В28С5/46, 1987. 6. Патент України Мо40366, Кл. ВОТЕ11/02, В28С5/46, опубл. в Бюл.Моб, 2001 (прототип).

Claims (1)

1. 29 Формула винаходу -о Ультразвуковий змішувач-активатор, що містить вертикально установлену на амортизаторах циліндричну ємність з кришкою і днищем, оснащеними відповідно центральними вхідним і вихідним патрубками з корковими со зо кранами, мембрану, магнітострикційний перетворювач ультразвукових коливань та концентратори ультразвукових хвиль, який відрізняється тим, що вертикальна циліндрична ємність з кришкою, оснащеною М) центральним вхідним патрубком з корковим краном, та днищем з центральним вихідним патрубком, оснащеним со корковим краном, установлена на амортизаторах, а на днищі між герметизуючими і амортизуючими прокладками горизонтально установлена мембрана з отворами по периметру, між якими центрально і жорстко з нижньої /«Ф3 з5 сторони закріплений магнітострикційний перетворювач ультразвукових коливань, причому отвори співпадають з со проміжками між центрально і жорстко закріпленим з верхньої сторони мембрани нижнім пустотним конусним концентратором ультразвукових хвиль, на вершині якого закріплений змінний відбивач, та пустотним кільцевим концентратором трикутного поперечного перерізу, який оснащений кільцевим відбивачем та центрально і жорстко прикріплений до внутрішньої поверхні вертикально і центрально установленого концентратора «

   стаканного типу, повернутого вверх дном, оснащеним отворами, які співпадають з проміжками між пустотним З7З кільцевим концентратором та центрально і жорстко закріпленим до нього знизу пустотним конусним с концентратором, вершина якого повернута вниз і оснащена знімним відбивачем, при цьому з верхньої сторони :з» дна жорстко і центрально закріплений центральний циліндричний концентратор.

   з о з

   1 ії»)

   с 60 б5