Устройство для высокоамплитудной ультразвуковой обработки изделий в жидкой среде Советский патент 1991 года по МПК B01F11/02 

Изобретение может найти применение в различных отраслях промышленности, где требуется осуществлять процессы смешения, диспергирования и гомогенизации.

Целью изобретения является повышение эффективности обработки.

На фиг.1 представлено устройство в разрезе; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Устройство для высокоамплитудной ультразвуковой обработки изделий в жидкой среде содержит помещенные в герметичный кожух 1 электроакустический преобразователь 2, ультразвуковые стержневые трансформаторы 3 и резонансные по моде изгибных колебаний излучатели 4 с полостями 5. Излучатели 4 установлены в кожухе 1 посредством упругих элементов 6.

Кожух 1 подвешен посредством эластичного элемента 7 и установлен с возможностью качательного движения. Полости 5 излучателей 4 снабжены дополнительными шарообразными рабочими органами 8. Излучатели 4 закреплены в кожухе 1 опорными призмами 9.

Устройство работает следующим образом.

В полости 5 излучателей 4 засыпают материал. Герметизируют полости 5 заглушками 10. Подают в полости 5 через вентиль 11 и трубопроводы 12 и 13 жидкость Для создания в полостях 5 излучателей 4 повышенного давления их подключают через вентиль 14 к источнику газа (не показан) Через штуцер 15 подают в полость кожуха 1 охлаждаО Оч

ю ел

ю

VJ

ю

ющую среду, которая выводится через штуцер 16. Включают преобразователь 2 и механизм 17 качательного движения кожуха 1.

Ультразвуковые колебания активных торцов преобразователя 2 трансформаторами 3 сообщаются излучателям 4, являющимися нагрузкой для источника колебаний.

Поскольку продольные колебания трансформаторов 3 приложены к полостям 5 излучателей 4, перпендикулярно их продольным осям, то в них возникают изгибные колебания, а сами полости 5 становятся вол- новодными этих колебаний.

Ультразвуковые изгибные колебания, распространяясь вдоль полостей 5, вызывают колебания, находящихся в их полостях рабочей жидкости и диспергируемого материала и свободно размещенных в полостях 5 шарообразных рабочих органов 8.

Амплитуды смещения в разных точках полостей 5 определяются законом распространения изгибных колебаний и достигают максимума в их пучностях, а минимума - в узловых плоскостях. Для подстройки частоты колебаний рабочих камер в резонанс с возбуждающей силой используются опорные призмы 9, места установки которых совпадают с узловыми плоскостями изгибных колебаний полостей 5 излучателей и обеспечивают при этом максимальные амплитуды колебаний в пучностях.

Механизмом 17 полости 5 излучателей 4 периодически наклоняются в обе стороны. Это вызывает перемещение материала и жидкости вдоль полостей 5, что обеспечивает перемешивание и препятствует скапливанию в местах отсутствия колебаний - узлах.

Кроме того, вместе с жидкостью перемещаются и возбужденные колебаниями полостей 5 шары 8, которые, перемещаясь по диспергируемому материалу, механически воздействуют на него, вызывая в частицах дополнительные микротрещины, способствующие раскалыванию их ударными волнами рабочей жидкости при захлопывании кавитационных пузырьков.

Использование избыточного гидростатического давления в полостях 5, величина которого определяется в зависимости от акустического давления, позволяет увеличить кавитационную активность ультразвуковых колебаний.

Одновременно с раскалыванием частиц материала в полостях 5 протекает процесс окатывания частиц и скалывания острых кромок за счет взаимного трения их одна о

другую.

Постепенно микронеровности на поверхности частиц сглаживаются и частицы приобретают сфероидальную форму. По окончании процесса диспергирования давление в полостях 5 снижается до нормального и через заглушку 10 жидкость вместе с измельченным материалом выпускается из полостей 5 излучателей 4.

Используя особенность изгибных волн,

выражающуюся в зависимости скорости их распространения не только от материала волновода, но и от его формы и размеров, можно реализовать полости 5 излучателей 4, на которых укладываются десятки изгибных волн.

Зависимость волнового сопротивления изгибного волновода от скорости распространения волн практически обеспечивает большие возможности выбора величины

этого сопротивления, чем для волноводов продольных колебаний, у которых эта величина определяется только материалом и площадью поперечного сечения, что обеспечивает широкие возможности согласования нагрузок при передаче колебаний.

Возможность подстройки резонансной частоты рабочей камеры диспергатора как изгибного волновода изменением только местоположения опор-призм 9 упрощает

конструкцию диспергатора и снижает требования к точности изготовления рабочих камер.

Предложенное устройство повышает КПД, производительность и обеспечивает

получение высокого экономического эффекта, сокращение в 8-10 раз материальных затрат на диспергирование материала. Формула изобретения Устройство для йысокоамплитудной

ультразвуковой обработки изделий в жидкой среде по авт.св. № 1163897, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности обработки, кожух подвешен посредством эластичного элемента и установлен с возможностью качательного движения, а полости излучателей снабжены дополнительными шарообразными рабочими органами.

О а

Изобретение является усовершенствованием основного изобретения по авт. св. N 1163897 и может найти применение в различных отраслях промышленности, где требуется осуществлять процессы смешения, диспергирования и гомогенизации. Целью изобретения является повышение эффективности обработки. Устройство для высокоамплитудной ультразвуковой обработки изделий в жидкой среде содержит помещенные в герметичный кожух электроакустический преобразователь, ультразвуковые трансформаторы и резонансные по моде изгибных колебаний излучатели с полостями. Излучатели установлены в кожухе посредством упругих элементов. Кожух подвешен посредством эластичного элемента и установлен с возможностью качательного движения. Полости излучателей снабжены дополнительными шарообразными рабочими органами. 2 ил.

фиг.1

Фиг. 2