Смеситель-активатор

 

Использование: установки для диспергирования минеральных веществ, применяемых в промышленности строительных материалов. Сущность: устройство содержит емкость с крышкой, днищем, загрузочный и выгрузочный патрубки, вал с дисками, шайбообразный излучатель, запорно-раздаточную арматуру. Оно снабжено мембраной стаканного типа, на днище которой закреплен магнитострикционный преобразователь и с центрально установленным концентратором конусного типа с жестко закрепленным на нем тарельчатыми излучателями, повернутыми выпуклой стороной вверх и размещенных с зазором между наклонными вниз шайбообразными излучателями. Верхний шайбообразный излучатель размещен с зазором между терельчатыми дисками вала, повернутыми выпуклой стороной вниз. Вал снабжен шкивом и установлен в упорном подшипниковом соединении загрузочного патрубка и подшипниковом соединении, центрально размещенном на крышке. Вал выполнен с центральным и радиальным отверстиями и связан с загрузочным патрубком. 1 ил.

Изобретение относится к области строительной техники, 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, герметическую емкость с размещенными в ней трубопроводом и гидродинамическим излучателем, патрубками для ввода и вывода цементной суспензии и подачи избыточного давления.

Известно также 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 под 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 суспензии и обеспечения избыточного давления.

Недостатками указанных изобретений является то, что они предназначены для диспергирования минеральных веществ при наличии значительного избыточного давления, обеспечивающего работу гидродинамических излучателей и значительного расхода воды в процессе получения ультразвуковых колебаний.

Известна также установка для активации цементной суспензии, которая содержит герметическую емкость на амортизаторах, обеспеченную фигурными секциями, соединенными между собой и образующими герметичный объем, подключенный к вакуум-насосу, с установленными преобразователями с мембранами и пьезокерамич- ескими излучателями с тефлоновыми трубками, расположенными под ними параллельно наклонными стенками фигурных секций.

Недостатками указанной установки являются: недостаточная степень диспергирования и перемешивания смеси; весьма трудоемкая в изготовлении емкость (фигурные секции); низкая производительность из-за большей протяженности перемещения суспензии; значительный расход электроэнергии.

Известно также устройство для активации цементной суспензии, которое снабжено закрепленными в днище магнитострикционным преобразователем с параллельно валам излучающей пластиной, причем валы выполнены разноскоростными, из которых высокоскоростной вал выполнен с закрепленными, а низкоскоростной - в виде пустотелого барабана с кольцевыми канавками для входа дисков высокоскоростного вала.

Недостатки устройства заключается в недостаточной степени диспергирования твердых частиц и их перемешивания; отсутствии условий для получения кавитационных воздействий на процессы диспергирования и перемешивания.

Известен также диспергатор-смеситель, содержащий концентратор ультразвуковых колебаний, снабженный установленными по высоте и закрепленными на нем тарельчатыми перфорированными криволинейными мембранами с увеличением радиуса кривизны в сторону магнитострикционного преобразователя, причем герметичная емкость выполнена в виде соединенных цилиндрической и расположенной над ней конической оболочек с постоянным зазором между внутренней поверхностью емкости и торцами мембран.

Недостатками этой установки являются: недостаточная степень диспергирования и смешивания суспензии; нестандартность тарельчатых мембран; сложность в изготовлении емкости.

В качестве базового объекта (прототипа) принят диспергатор-смеситель, который снабжен дополнительными излучателями, емкость выполнена в форме усеченного конуcа, установленного большим основанием на амортизаторах, а имеет на боковой поверхности кольцевые кронштейны, на которых через упругие прокладки размещены излучатели, выполненные в виде кольцевых пьезокерамических преобразователей, а диски закреплены на вертикальном валу привода соосно емкости, причем диаметр каждого диска, размещенного над соответствующим кольцевым преобразователем, меньше диаметра последнего.

Недостатком прототипа является: недостаточная степень диспергирования и смешивания суспензии; необходимость обеспечения установки вакуумной системой;
нестандартность криволинейных перфорированных мембран;
сложность изготовления корпуса, состоящего из цилиндрической и конической оболочек.

Целью изобретения является повышение качества суспензии за счет повышения степени дисперсности твердых частиц и степени смешивания, а также совершенствования конструкции установки.

Изобретение поясняется чертежом, где изображен смеситель-активатор, общий вид.

Смеситель-активатор состоит из вертикально установленной цилиндрической емкости 1 с днищем 2, с разгрузочным патрубком 3. Внутри емкости 1 посредством амортизирующих и герметизирующих прокладок 6 и 7 установлена мембрана 8 стаканного типа, на днище 9 которой закреплен магнитострикционный преобразователь 10 с отверстиями 11 по его контуру. Внутри мембраны 8 центрально установлен концентратор 12 конусного типа с жестко закрепленными на нем тарельчатыми излучателями 13, повернутыми выпуклой стороной вверх и размещенными с зазором между наклоненными вниз шайбообразными излучателями 14, жестко установленными на внутренней поверхности мембраны 8, кроме первой сверху, которая с двух сторон с зазором охвачена аналогичными тарельчатыми дисками 15, повернутыми выпуклой стороной вниз и жестко закрепленными на приводном валу 16 со шкивом 17, установленном в упорном узле 18 загрузочного патрубка 19 и подшипниковом узле 20 центрально установленного на крышке 21. Вал 16 выполнен с центральным отверстием 22, сообщающий патрубок 19 и отверстия перфорации 23, выполненной на валу над верхними поверхностями тарельчатых излучателей 15.

Смеситель-активатор работает следующим образом.

При закрытом пробковом кране 4, включенном генераторе ультразвуковых колебаний (не показан), подключенном к магнитострикционному преобразователю 10 и включенном приводе (не показан) приводного вала 16 п загрузочному патрубку 19 в отверстие 22 вала 16 подается суспензия, которая через отверстия перфорации 23 поступает на поверхность вращающихся тарельчатых дисков 15, которыми в процессе перемешивания подается на внутреннюю поверхность мембраны 8 стаканного типа и на наклонные поверхности двух первых шайбообразных излучателей 14, где подвергается ультразвуковой обработке. При этом суспензия вторично тщательно перемешивается в процессе перебрасывания ее по схеме: первый вращающийся тарельчатый диск 15 - первый шайбообразный излучатель 14 - второй вращающийся тарельчатый диск 15 - второй шайбообразный излучатель 14 и одновременное наложение перемещения суспензии, поступающей на второй вращающийся тарельчатый диск 15 с последующим перемещением на второй шайбообразный излучатель 14.

В процессе турбулентного движения суспензии в ультразвуковом поле возникают кавитационные процессы, которые являются основным фактором диспергирования твердых частиц и смешивания продуктов разрушения с жидкостью. Одновременно положительно действуют на повышение качества суспензии соударения твердых частиц, ударение и трение их о металлические детали установки.

Далее, суспензия поступает на выпуклую сторону тарельчатого излучателя 13 концентратора 12, где подвергается тем же воздействиям в зоне действия усиленного ультразвукового поля и перемещается по схеме: тарельчатый излучатель 13 - шайбообразный излучатель 14 - концентратор 12 - тарельчатый излучатель 13 и т.д.

Из последнего шайбообразного излучателя 14 суспензия поступает на внутреннюю поверхность мембраны 9 стаканного типа, где опять подвергается воздействию кавитации и других факторов в ультразвуковом поле днища 9, мембраны 8, концентратора 12 и нижней поверхности последнего шайбообразного излучателя 14.

Через отверстия 11 в днище 8 мембраны 9, работающими как гидродинамические излучатели, суспензия поступает на днище 2 емкости 1. При этом, заполняя емкость 1, охлаждает магнитострикционный преобразователь 10 и подвергается дополнительному ультразвуковому и кавитационному воздействия в звуковом поле, излучаемом поверхностями днища 9, мембраны 8 и нижними поверхностями шайбообразных 14 и тарельчатых 13 излучателей. Ультразвуковое поле концентратора 12 используется максимально, а при полном заполнении емкости 1 суспензией (определяется опытным путем) максимально используется центробежная сила, создаваемая тарельчатыми дисками 15.

При подъеме уровня суспензии над тарельчатыми дисками 15 полностью или частично открывается пробковый кран 4, который в дальнейшем служит регулятором подачи суспензии в емкость 1, и по патрубку 3 суспензия удаляется. Процессы активации и смешивания суспензии продолжаются в непрерывном цикле.

По окончании работы аналогичным образом производится промывка установки, по завершении которой выключается генератор ультразвуковых волн (не показан), подключенный к магнитострикционному преобразователю 10 и привод (не показан) приводного вала 16.

При возобновлении работы процессы повторяются.

Формула изобретения

СМЕСИТЕЛЬ-АКТИВАТОР, содержащий установленную на амортизаторах вертикальную герметичную емкость с загрузочным и разгрузочными патрубками с днищем и крышкой, запорно-раздаточную арматуру, в емкости по ее оси расположен вал с дисками, закрепленный посредством подшипникового соединения в крышке, шайбообразные излучатели, амортизирующие и герметизирующие прокладки, упорное подшипниковое соединение, отличающийся тем, что он снабжен расположенным на валу шкивом, прикрепленной к емкости и к крышке посредством амортизирующих и герметизирующих прокладок мембраны стаканного типа с конусным концентратором и тарельчатыми дисками, установленным на внутренней поверхности днища мембраны, и с магнитострикционным преобразователем, закрепленным на наружной поверхности днища мембраны, а шайбообразные излучатели выполнены тарельчатыми и закреплены на внутренней поверхности мембраны по ее высоте вогнутой поверхностью в сторону крышки, причем верхний шайбообразный излучатель расположен с зазором между выполненными тарельчатыми дисками вала с вогнутой поверхностью в сторону крышки, а последующие излучатели - между дисками концентратора, жестко соединенными с последним и размещенными на нем по высоте емкости выпуклой поверхностью в сторону крышки, причем вал выполнен полым с радиальными отверстиями, расположенными над вогнутой поверхностью каждого соединенного с ним диска и связан с загрузочным патрубком посредством упорного подшипникового соединения, при этом мембрана выполнена с отверстиями по периметру преобразователя.

РИСУНКИ

Рисунок 1