UA30442U - Ультразвуковий змішувач-активатор - Google Patents

Abstract

Ультразвуковий змішувач-активатор містить вертикально установлену на амортизаторах ємність з кришкою і днищем, що забезпечена запірно-роздавальною арматурою, мембрану з магнітострикційним перетворювачем ультразвукових коливань та концентратор ультразвукових хвиль, причому його циліндрична ємність складається з верхньої секції з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном, та нижньої секції з днищем, забезпеченим центральним вихідним патрубком з корковим краном, між якими за допомогою герметизуючих і амортизуючих кільцевих прокладок горизонтально установлена шайбоподібна мембрана з отворами між внутрішньою стінкою секції і жорстко та центрально закріпленим до неї з верхньої сторони циліндром, до внутрішньої сторони якого і торця мембрани жорстко закріплений верхній кільцевий концентратор з центральним отвором, поперечний переріз якого має форму трапеції.

Description

Опис винаходу

Корисна модель відноситься до області будівельної, харчової та хімічної техніки, зокрема до установок для 2 диспергування і змішування мінеральних речовин.

Відомий пристрій для активації цементу, утримуючий установлену на основі за допомогою амортизаторів раму з вібраторами, герметичну ємність з розміщеним в ній трубопроводом з гідродинамічним випромінювачем, патрубками для введення і виведення цементної суспензії та подачі надлишкового тиску (авт. свід СРСР

Моб43346, М.Кл.? В28С5/46, опубл. в Б.В. Мо3, 1979р.1. 70 Відомий пристрій для активації цементної суспензії, установленої на основу, з допомогою амортизаторів, раму з вібраторами, всередині якого розміщена на амортизаторах ємність, виконані у вигляді розміщених один під одним воронкоподібних секцій, днище кожної з яких з'єднано з трубопроводом, а його гідродинамічний випромінювач установлений з зазором відносно нижче лежачої сторони секції. Ємність забезпечена також 75 патрубками для вводу і виводу цементної суспензії і надлишкового тиску (авт. св. СРСР Мо874378, М. Кл. З в28С5/46, надр. В. В. 1 Мо39,1981р.|.

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, котра утримує ємність на амортизаторах, забезпечену фігурними секціями, з'єднаними між собою і утворюючими герметичний об'єм, підключений до вакуумнасосу, з установленими в нім почергово горизонтально по центру магнітострикційними перетворювачами з мембранами і п'єзокерамічними випромінювачами з тефлоновими трубками, розміщеними під ними паралельно нахилених стінок фігурних секцій (авт. св. СРСР Мо1065214, М. Кл.З В28С5/46, надр. Б. В. Мо1, 1984р.1.

Недоліками цієї установки є: - недостатня ступінь диспергування і перемішування суміші; - - значна трудомісткість у виготовлені ємності (фігурні секції); - низька продуктивність із-за великої подовженості переміщення суспензії; - значні затрати електроенергії. сч зо Відомий теж пристрій для активації цементної суспензії по авт. св. СРСР Мо1175720, М. Кл.7 В28С5/46, надр.

Б. В. Мо32 за 1985 р., який забезпечений закріпленими в днищі магнітострикційним перетворювачем з «І паралельно валам випромінюючою пластиною, причому вали виконані різношвидкісними, один із яких « високошвидкісний виконаний з закріпленими на ньому дисками, які чергуються з шайбами, а низько-швидкісний - у вигляді пустотілого барабана з кільцевими канавками для входу дисків швидкісного вала. о

Недоліками пристрою є: Й | с - недостатня ступінь диспергування твердих частинок та їх перемішування; - відсутність умов для одержання найбільш потужного диспергатора твердих частинок - явища кавітації.

В якості прототипу прийнята установка для активації цементної суспензії по авт. св. СРСР Мо1451027, М. Кл.

В26С, надр. В Б. В. Мо2 за 1989р., яка забезпечена воронками, кожна з яких розміщена під мембраною « 70 ЗмМонтованою на ємності з допомогою кільця і прокладки, розміщеної паралельно осі ємності, а кожний із з с послідовних - в днищі мембрани, виповненої тарілчатої форми з перфорованою відбортовкою, причому кожний перетворювач розміщений на днищі мембрани. :з» Ознаками, що збігаються з прототипом в змішувачі-активаторі є: ємність з кришками, яка в корисній моделі розміщена горизонтально і на відміну від вертикального розміщення у прототипі; мембрани з Магнітострикційними перетворювачами, причому в першому випадку магнітострикційних перетворювачів, вони со розміщені під мембранами, а в другому - над мембранами, а самі мембрани відрізняються конструктивно і по формі; патрубки із запірно-роздавальною арматурою, які в першому випадку розміщені вертикально на кришці і («в») днищі, а у другому вертикально на ємності. їх Недоліками цієї установки є: - недостатня ступінь диспергування твердих частинок; г» - складність збирання і розбирання в умовах експлуатації із-за складності конструкції.

Із Задачею корисної моделі є інтенсифікація процесу активації і змішування суспензії, удосконалення конструкції і експлуатації установки.

Задача досягається тим, що ультразвуковий змішувач-активатор утримує вертикально установлену 5Б циліндричну ємність, яка складається з верхньої секції з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном та нижньої секції з днищем, установленим на амортизаторах, яке забезпечено с центральним вихідним патрубком з корковим краном, між якими з допомогою герметизуючих і амортизуючи кільцевих прокладок горизонтально установлена мембрана з отворами між внутрішньою стороною секції і жорстко та центрально закріпленим до неї з верхньої сторони циліндром до внутрішньої сторони якого і торця во шайбоподібної мембрани жорстко закріплений верхній кільцевий концентратор з центральним отвором, поперечний розтин якого має форму трапеції, нижня сторона якої перпендикулярна до вертикальної осі, а верхня створює воронку, при цьому з нижньої сторони шайбоподібної мембрани жорстко і центрально закріплена півкульова мембрана з отворами по периметру жорстко і центрально закріпленого з її внутрішньої сторони магнітострикційного перетворювача ультразвукових коливань, над яким аналогічно закріплений нижній кільцевий 65 /Концентратор з центральним отвором, аналогічного поперечного розтину, як верхній кільцевий концентратор, за винятком сторони, яка прилягає до півкульової мембрани і має її внутрішній профіль.

Конструктивне рішення ультразвукового змішувача-активатора утримуючого установлену на амортизаторах ємність з кришкою і днищем забезпеченими запірно-роздавальною арматурою, мембрану з магнітострикційним перетворювачем ультразвукових коливань та концентратори ультразвукових хвиль забезпечує ряд суттєвих Відмінних ознак і переваг над відомими аналогами і прототипом, основними з яких є: 1. Частково нове сполучення ознак, що указує на наявність суттєвих відмінностей: жорстко і центрально закріплені до шайбоподібної мембрани з верхньої сторони циліндр з верхнім кільцевим концентратором забезпеченим центральним отвором, поперечний розтин якого має форму трапеції нижня сторона якої перпендикулярна до вертикальної осі, а верхня створює воронку; з нижньої сторони шайбоподібної мембрани /о аналогічно закріплена півкульова мембрана з отвором по периметру жорстко і центрально закріпленого з внутрішньої сторони магнітострикційного перетворювача ультразвукових хвиль; над магнітострикційним перетворювачем з тої ж сторони закріплений до півкульової мембрани нижній кільцевий концентратор з центральним отвором аналогічного поперечного розтину за винятком сторони, яка прилягає до півкульової мембрани і має її внутрішній профіль. 2. Заміна частини ознак новими, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей: тарілчасті мембрани замінені на шайбоподібну циліндричну і півкульову; забезпечення кожної тарілчатої мембрани магнітострикційним перетворювачем ультразвукових хвиль, які кріпляться з нижньої їх сторони, замінені одним магнітострикційним перетворювачем ультразвукових хвиль, який кріпиться з верхньої сторони півкульвої мембрани; відпала необхідність в кулькових клапанах, тязі на пустотних конусних направляючих; відпала 2о необхідність в вакуумній системі та додатковому патрубку з корковим краном. Заміна частини ознак новими веде до удосконалення конструкції установки.

Таке конструктивне рішення дозволило одержати ефективне ультразвукове поле у всьому об'ємі установки, що, в свою Чергу, забезпечило дію потужної кавітації в турбулентних потоках суспензії, яка є адекватним руйнівним фактором твердої фази в рідині та змішуванням продуктів руйнування твердих частинок з рідкою ов фазою. Додатково з кавітацією сприяють збільшенню питомої поверхні (активації) твердої фази удари і співудари їх та механічна ерозія. Сумарна дія названих факторів веде до підвищення ступеня активації суспензії та - якісного перемішування її складових після активації.

З. Враховуючи пп. 1 і 2 в конструктивному рішенні ультразвукового змішувача-активатора мають місце нові типи зв'язків і взаємодії між ознаками, що теж указує на наявність суттєвих відмінностей у порівнянні з с зо аналогами і прототипом.

Ультразвуковий змішувач-активатор утримує вертикально установлену циліндричну ємність, яка складається Ж з верхньої секції 1 з кришкою 2, забезпеченою центральним вхідним патрубком З з корковим краном 4, та « нижньої секції 5 з днищем б, установленим на амортизаторах 7, яке забезпечено центральним вихідним патрубком 8 з корковим краном 9. Між секціями 1 і 5 з допомогою герметизуючи і амортизуючи кільцевих о зв прокладок 10 ї 11 горизонтально установлена мембрана 12 з отворами 13 між внутрішньою стінкою секції 1 і с жорстко та центрально закріпленим до неї з верхньої сторони циліндром 14 до внутрішньої сторони якого і торця шайбоподібної мембрани 12 жорстко закріплений верхній кільцевий концентратор 15 з центральним отвором 16, поперечний розтин якого має форму трапеції, нижня сторона якої перпендикулярна до вертикальної осі, а верхня створює воронку. «

З нижньої сторони шайбоподібної мембрани 12 жорстко і центрально закріплена півкульова мембрана 17 з з с отворами 18 по периметру жорстко і центрально закріпленого з її внутрішньої сторони магнітострикційного перетворювача 19 ультразвукових коливань, над яким аналогічно закріплений нижній кільцевий концентратор 20 з з центральним отвором 21, аналогічного поперечного розтину, як верхній кільцевий концентратор 15, за винятком сторони, яка прилягає до півкульової мембрани і має її внутрішній профіль.

Ультразвуковий змішувач-активатор працює таким чином. с При закритому корковому крані 9, включеному високочастотному генераторові (не показаний) магнітострикційного перетворювача 19 і відкритому корковому крані 4 по вхідному патрубку З в ємність 17 о подають суспензію для активації і змішування. їх Суспензія поступає у воронкоподібний простір створений верхньою поверхнею верхнього кільцевого 5р Концентратора 15, яка своїм потужним ультразвуковим полем діє на турбулентні потоки суспензії і визиває в них г» явища кавітації. Потужне ультразвукове поле підсилюється ультразвуковим полем циліндра 14, внутрішня

Із сторона якого випромінює його і передає по твердому тілу концентратора 15, який підводить його до фокальної зони більш високої інтенсивності, так як в твердому контактному середовищі не виникає кавітація.

Кавітація, як потужний деструктор твердої фази в рідині і змішувач продуктів руйнування твердих частинок ов З рідкою фазою суспензії доповнюється руйнівною дією цих твердих частинок при їх ударах і співударах, різних видах тертя та механічної ерозії. В свою чергу, збільшення питомої поверхні твердих частинок і їх рівномірний с розподіл по об'єму суспензії сприяє відповідному підвищенню активності суспензії в цілому.

Проходячи через отвір 16, який діє як циліндричний концентратор і гідродинамічний випромінювач, де концентрація ультразвукового поля максимальна, суспензія поступає в аналогічний воронкоподібний простір бо Кільцевого концентратора 20 з аналогічним центральним отвором 21, тому дія кавітації теж аналогічна з деякою різницею, в більшу сторону, що дія концентратора підсилюється не циліндром, а півкульовою, фокусуючою ультразвукові хвилі, мембраною 17.

Пройшовши центральний отвір 21, який діє аналогічно отвору 16, суспензія попадає на корпус магнітострикційного перетворювача 19, охолоджує його і піддається дії його ультразвукових полів та 65 ультразвукового поля верхньої сторони півкульової мембрани 17.

Пройшовши отвори 18, які діють аналогічно отворам 16 і 18, суспензія поступово заповнює спочатку нижню секцію 5, а потім і секцію 1 через отвори 13. При цьому на суспензію діють ультразвукові поля випромінювані зовнішніми сторонами півкульової мембрани 17 і циліндра 14, що сприяє підтриманню дії кавітації у всьому об'ємі.

Після заповнення ємності суспензією частково або повністю відкривають корковий кран 9 і по вихідному патрубку видаляють активовану і змішану суспензію. Одночасно корковим краном 4 регулюють об'єм поступаючої в ємність суспензії і процес продовжується в безперервному режимі.

По закінченні роботи установка промивається аналогічним чином, після чого вимикають високочастотний генератор (не показаний) магнітострикційного перетворювача. 70 При відновленні роботи процеси повторюються.

Claims (1)

1. Формула винаходу Ультразвуковий змішувач-активатор, який містить вертикально установлену на амортизаторах ємність з кришкою і днищем, що забезпечені запірно-роздавальною арматурою, мембрану з магнітострикційним перетворювачем ультразвукових коливань та концентратор ультразвукових хвиль, який відрізняється тим, що його циліндрична ємність складається з верхньої секції з кришкою, забезпеченою центральним вхідним патрубком з корковим краном, та нижньої секції з днищем, забезпеченим центральним вихідним патрубком з Корковим краном, між якими за допомогою герметизуючих і амортизуючих кільцевих прокладок горизонтально установлена шайбоподібна мембрана з отворами між внутрішньою стінкою секції і жорстко та центрально закріпленим до неї з верхньої сторони циліндром, до внутрішньої сторони якого і торця мембрани жорстко закріплений верхній кільцевий концентратор з центральним отвором, поперечний переріз якого має форму трапеції, нижня сторона якої перпендикулярна до вертикальної осі, а верхня створює лійку, з нижньої сторони мембрани аналогічно закріплена півкульова мембрана з отворами по периметру з жорстко і центрально закріпленим з її верхньої сторони магнітострикційним перетворювачем ультразвукових коливань, над яким, - аналогічно верхньому, закріплений нижній кільцевий концентратор з центральним отвором і аналогічним поперечним трапецеїдальним перерізом, за винятком сторони, яка прилягає до півкульової мембрани і має її внутрішній профіль с «г о Зо «о

   - . и? о о їх 50 І» 60 б5