ДИСПЕРГАТОР-СМЕСИТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК B28C5/46 

Изобретение относится к строительной технике, в частности к установкам для диспергирования минеральных веществ, применяемых в промышленности строительных материалов.

Известно устройство для активации цемента, содержащее установленную на основании посредством амортизаторов раму с вибраторами, герметичную емкость с размещенными в ней трубопроводом и гидродинамическим излучателем, патрубками для ввода цементной суспензии и подачи избыточного давления [1]
Недостатками этой установки являются недостаточная степень диспергирования минеральных веществ, значительных расходов воды и энергетических ресурсов, быстрый износ трубопроводов и несовершенство конструкции.

Известно устройство для активации цементной суспензии, содержащее установленную на основание посредством амортизаторов раму с вибраторами, внутри которой размещена на амортизаторах емкость, выполненная в виде расположенных друг над другом воронкообразных секций, днище каждой из которых соединено с трубопроводом, а его гидродинамический излучатель установлен с зазором относительно нижележащей стороны секции. Емкость обеспечена также патрубками для ввода и вывода цементной суспензии и обеспечения избыточного давления [2]
Однако это устройство предназначено для диспергирования минеральных веществ при наличии значительного избыточного давления, обеспечивающего работу гидродинамических излучателей и значительного расхода воды в процессе получения ультразвуковых колебаний.

Известна установка для активации цементной суспензии, содержащая герметичную емкость на амортизаторах, обеспеченную фигурными секциями, соединенными между собой и образующими герметический объем, подключенный к вакуум-насосу, с установленными в нем поочередно горизонтально по центру магнитострикционными преобразователями с мембранами и пьезокерамическими излучателями с тефлоновыми трубками, расположенными под ними параллельно наклонным стенкам фигурных секций [3]
Однако указанная установка имеет
недостаточную степень диспергирования и перемешивания смеси, так как из-за длительного пути перемещения суспензии не плотному прилеганию к поверхности мембран и каскадных переходов от одного излучателя к другому имеет место локализация этой смеси, скопление ее в одном месте и отсутствие в другом, наложение ультразвуковых волн, что приводит к их затуханию;
весьма трудоемкую для изготовления конфигурации фигурных секций;
довольно низкую производительность из-за большей протяженности пути перемешивания суспензии;
значительный расход электроэнергии, потребляемой несколькими пьезокерамическими излучателями и магнитострикционными преобразователями, тот же расход воды для их охлаждения.

Известно устройство для активации цементной суспензии [4] которое снабжено укрепленными в днище корпуса магнитострикционным преобразователем с расположенной параллельно валам излучающей пластиной, а валы выполнены разноскоростными, причем высокоскоростной вал выполнен с закрепленными на нем дисками, чередующимися с шайбами, а низкоскоростной в виде пустотелого барабана с кольцевыми канавками для входа дисков высокоскоростного вала.

Однако устройство имеет недостаточные степень диспергирования минеральных частиц и однородность активированной суспензии.

Известна также установка для активации цементной суспензии [5] которая снабжена излучателями в каждой секции, которые выполнены в виде вертикально установленной по оси емкости, открытой по торцам трубки из полуцилиндрических мембран с прикрепленными к их наружным стенкам магнитострикционными преобразователями и входящего снизу соосно внутрь трубки концентратора-волновода, к торцу которого прикреплен магнитострикционный преобразователь с акустической обратной связью, причем мембраны соединены между собой и с разделительными перегородками фигурными и кольцевыми вставками из упругого материала.

Недостатками установки являются
недолговечность уплотнительных фигурных резиновых прокладок, работающих в зоне кавитации;
трудоемкость работ по замене уплотнительных фигурных резиновых прокладок;
снижение производительности в связи с частыми текущими ремонтами;
значительный расход электроэнергии на питания шести магнитострикционных преобразователей;
значительные габаритные размеры по высоте, что затрудняет размещение установки между дозаторами и смесительной установкой.

В качестве базового объекта (прототипа) принят смеситель-активатор [6] который содержит установленную на амортизаторах герметичную емкость, магнитострикционные преобразователи, соединенные с концентраторами ультразвуковых колебаний и установленные на перегородках посредством упругих прокладок вертикально по оси емкости, запорно-раздаточную арматуру, в которой концентратор выполнен в виде усеченного пустотелого конуса со сферической верхней частью, опертого основанием на перегородку, и размещен коаксиально с зазором внутри другого концентратора колоколообразной формы, закрепленного через прокладки на емкость.

Однако смеситель-активатор имеет
недостаточную степень диспергирования твердых частиц в суспензии;
невозможность регулирования зазора между концентраторами;
невозможность использования внутренней излучающей стороны концентратора, выполненного в виде пустотелого конуса;
сложность охлаждения магнитострикционного излучателя колоколообразного концентратора;
высокий расход электроэнергии (два магнитострикционные излучателя).

Целью изобретения является повышение качества суспензии и совершенствование конструкции установки.

На чертеже изображен диспергатор-смеситель, общий вид.

Диспергатор-смеситель содержит вертикально установленную цилиндрическую емкость 1 с днищем 2, патрубок 3 с пробковым краном 4, амортизаторы 5, штуцеры 6, 7, крышку 8, центрально установленный загрузочный патрубок 9 с пробковым краном 10, нижний торец которого посредством амортизационного прорезиненного гибкого шланга 11 подсоединен к патрубку 12 излучающей мембраны 13, установленной с помощью кольцевой фигурной амортизационной прокладки 14 на кольцевом упоре 15, с магнитострикционным преобразователем 16 на ее выпуклой верхней стороне, при этом нижняя ее сторона выполнена в виде эксцентрично расположенных с зазорами, верхние полости которых соединены с патрубком 12 каналами 17 и 18, колоколообразных концентраторов 19 и 20 и центрально установленного конусного концентратора 21, меньшее нижнее основание которого переходит в тарельчатый концентратор 22, повернутый вогнутой стороной в сторону вогнутой сферической перегородки 23 с центральным отверстием 24, установленной посредством кольцевой амортизирующей прокладки 25 на кольцевом упоре 26.

Диспергатор-смеситель работает следующим образом.

При закрытом пробковом кране 4, включенном магнитострикционном преобразователе 16, подключенный к штуцерам 6 и 7 охлаждающей системе (не показана) и открытом пробоком кране 10 по загрузочному патрубку 9 подается суспензия, которая по гибкому шлангу 11 и патрубку 12 поступает в каналы 17 и 18, фокусирующие ультразвуковое поле, где подвергается его воздействие, которое продолжается в процессе перемещения ее по зазорам между концентраторами колоколообразной формы 19 и 20 и колоколообразным концентратором 20 и конусной формы 21, а далее по выпуклой поверхности тарельчатого концентратора 22. На всем протяжении перемещения суспензия подвергается воздействию ультразвукового поля, турбулентному движению, способствующему тщательному смешиванию продуктов диспергирования с жидкостью, кавитационному воздействию, соударению твердых частиц, их трению и ударению в поверхности концентраторов.

Поступая на перегородку 23, суспензия подвергается воздействию звукового поля излучаемого вогнутой стороной тарельчатого концентратора 22, работающего как фокусирующее устройство ультразвука, поэтому в зоне центрального отверстия 24 перегородки 23 кавитационное воздействие на твердые частицы максимальное, а перегородка 23 работает как отражатель. Через отверстие 24 суспензия поступает в нижнюю часть емкости 1 и постепенно заполняет ее.

По мере заполнения емкости 1 суспензией увеличивается коэффициент использования излучающей звуковой энергии, усиливаются кавитационные явления, увеличивается степень диспергирования твердых частиц и смешивания продуктов измельчения с жидкостью.

После заполнения емкости 1 до уровня каналов 17 и 18 объем суспензии определяется опытным путем, полностью или частично открывается пробковый кран 4, служащий, как и пробковый кран 10, регулятором скорости перемещения суспензии в емкости 1, и процесс продолжается в непрерывном режиме.

По окончании работы аналогичным образом установка промывается. После промывки установки выключается магнитострикционный преобразователь 16, отключается охлаждающая система (не показана), подключенная к штуцерам 6 и 7.

При возобновлении работы процессы повторяются.

Использование: в установках для диспергирования минеральных веществ, применяемых в промышленности строительных материалов. Сущность: диспергатор-смеситель содержит емкость, верхнюю перегородку, колоколообразный концентратор ультразвуковых колебаний с магнитострикционным преобразователем, полый концентратор, запорно-раздаточную арматуру, загрузочный патрубок, амортизаторы, нижнюю перегородку с центральным отверстием. Он снабжен центрально установленным конусным концентратором, меньшее нижнее основание которого переходит в тарельчатый концентратор, повернутый вогнутой стороной в сторону вогнутой сферической перегородки с центральным отверстием, установленной посредством кольцевой амортизирующей прокладки на кольцевом упоре. Загрузочный патрубок выполнен с отверстиями. Концентраторы прикреплены к верхней перегородке, расположены с зазором и эксцентрично. Нижняя перегородка выполнена сферической с вогнутой рабочей поверхностью. Полый концентратор выполнен колоколообразным. 1 ил.

ДИСПЕРГАТОР-СМЕСИТЕЛЬ, содержащий вертикально установленную на амортизаторах цилиндрическую емкость с загрузочным патрубком, магнитострикционный преобразователь с колоколообразным концентратором ультразвуковых колебаний, установленные вертикально и посредством верхней перегородки, запорно-раздаточную арматуру, пустотелый концентратор ультразвуковых колебаний, расположенный с зазором относительно колоколообразного концентратора, нижнюю перегородку с центральным отверстием, амортизирующую прокладку с упором, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным концентратором ультразвуковых колебаний, расположенным с зазором внутри полого концентратора и закрепленным на верхней перегородке, причем нижняя перегородка выполнена сферической с вогнутой рабочей поверхностью, прокладка и упор кольцевыми, а концентраторы расположены друг относительно друга эксцентрично, при этом полый концентратор закреплен на верхней перегородке и выполнен колоколообразным, дополнительный концентратор - в виде усеченного конуса, соединенного по диаметру нижнего основания с тарельчатой нижней частью, рабочая торцевая поверхность которой вогнута и расположена над вогнутой рабочей поверхностью нижней перегородки, загрузочный патрубок выполнен с отверстиями, полости которых сообщены посредством каналов с верхней частью полостей концентраторов.