УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДИСПЕРГАТОР

Полезная модель относится к области ультразвуковой обработки жидких сред и может использоваться в различных технологических устройствах для получения жидких мелкодисперсных многокомпонентных сред.
Известны ультразвуковые диспергаторы, представляющие собой преобразователи проходного типа, выполненные в виде звукопрозрачного цилиндра, на наружной поверхности которого в определенном порядке расположены вибраторы.
В частности известен мозаичный ультразвуковой пьезоэлектрический излучатель проходного типа, состоящий из цилиндра, стенки которого выполнены из акустически прозрачного материала одновременно являются одной из обкладок пьезокерамических преобразователей. А в качестве другой обкладки использован четвертьволновый отражатель, снабженный по образующей цилиндра радиальными ребрами воздушного охлаждения (АС СССР №209090, Кл. 42 s 1/06, МПК В 06 В 1/06).
Недостатком такого излучателя является то, что излучающие накладки выполнены из стали, имеющей высокое удельное акустическое сопротивление, снижающее излучающую акустическую энергию. Кроме того, в стенках цилиндра могут возникнуть паразитные продольные колебания, резко снижающие полезную работу излучателя.
Известен ультразвуковой диспергатор проточного типа, состоящий из пьезопреобразователя с накладками, выполненными заодно с концентраторами с переменным внутренним сечением, с осевым отверстием в концентраторах. На выходных торцах концентраторов акустически жестко и разъемно закреплены резонансные мембраны с проточными отверстиями. По обе стороны резонансных мембран сформированы щелевые зазоры за счет звукопрозрачных диафрагм и кольцевые зазоры. Устройство может иметь фокусирующие системы, активаторы кавитации, полуволновые насадки, полуволновые резонаторы, дополнительные высокочастотные излучатели (Патент на изобретение РФ №2221633, МПК: B 01 F 11/02).
Однако данное устройство не обеспечивает эффективной обработки больших объемов жидкостей, требующихся, например, в промышленном производстве из-за конструктивного выполнения диспергатора, использующего один ультразвуковой пьезопребразователь. При этом применение одновременно нескольких диспергаторов,
работающих от одного генератора, также не сможет обеспечить эффективную работу устройства из-за рассогласованности пьезопреобразователей по частоте.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь проходного типа, представляющий собой металлический цилиндр, выполненный из акустически прозрачного материала, с расположенными на нем вибраторами. Цилиндр выполнен в виде толстостенной трубы из материала с низким акустическим сопротивлением, внутренняя поверхность которой цилиндрическая, а наружная поверхность выполнена в форме многогранника, стороны которого разделены продольными по граням и кольцевыми пазами на излучающие участки, образующие, с закрепленными на них пьезоэлектрическими элементами и четвертьволновыми стальными накладками, составные полуволновые вибраторы. Глубина продольных и кольцевых пазов выполнена не менее половины толщины трубы. На внутренней стороне толстостенной трубы установлена тонкостенная гильза, выполненная из звукопрозрачного коррозионно-стойкого материала, длина которой превышает длину толстостенной трубы. В длинных преобразователях толстостенная труба может быть составлена из отдельных кольцевых элементов, состоящих из одного и более рядов радиально расположенных вибраторов, установленных на одной гильзе, а количество вибраторов может быть меньше количества излучающих участков (Патент на изобретение РФ№2222387, МПК: В 06 В 1/06).
Однако данное устройство при его работе в непрерывном и замкнутом режиме не обеспечивает равномерного дробления зерен, которые в исходном веществе имеют разные размеры. Это приводит к недостаточно высокому качеству обработки и увеличению продолжительности такой обработки.
Задачей полезной модели является повышение эффективности работы диспергатора при повышении качества обработки многокомпонентных жидких смесей.
Техническим результатом полезной модели является получение однородной мелкодисперсной среды уже в течение одного цикла обработки, а также сокращение времени обработки смесей.
Поставленная задача решается тем, что ультразвуковой диспергатор, представляющий собой пьезоэлектрический преобразователь проходного типа, состоящий из акустически прозрачной металлической трубы, на наружной поверхности которой расположены ультразвуковые вибраторы, а внутренняя полость трубы образует рабочую камеру, согласно техническому решению, дополнительно содержит
фильтр, закрепленный в полости трубы и перекрывающий в поперечном сечении рабочую камеру, при этом фильтр выполнен из коррозионностойкого материала.
Фильтр может быть выполнен в виде цилиндрического стакана, при этом длина фильтра выбрана равной или меньшей длины рабочей камеры, внутренний диаметр фильтра выбран меньшим диаметра рабочей камеры, а максимальный размер ячейки выбран из условия получения заданных размеров частиц диспергированного продукта.
Кроме того, фильтр может быть выполнен в виде конуса или чашеобразной объемной геометрический фигуры, имеющей в продольном сечении криволинейную поверхность. При этом фильтр, изготовленный по любому из перечисленных вариантов, может быть снабжен фланцем, расположенным на его открытом конце для закрепления в рабочей камере металлической трубы.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлен общий вид заявляемого устройства.
Позициями на чертеже обозначены: 1 - труба, 2 - ультразвуковые вибраторы, 3 - рабочая камера, 4 - фильтр, 5 - входной и выходной патрубки.
Диспергатор состоит из трубы 1, на наружной поверхности которой расположены ультразвуковые вибраторы 2, внутренняя полость трубы служит рабочей камерой 3. В рабочей камере размещен фильтр 4. Стрелками на чертеже показано направление течения жидкости. Труба 1 соединена с входным и выходным патрубками 5.
В рабочей камере 3 диспергатора размещен фильтр 4, форма которого обеспечивает максимальную площадь контактирования частиц обрабатываемой жидкости со стенками фильтра. В частности фильтр может быть выполнен в виде цилиндрического стакана, конуса, чашеобразной объемной фигуры и др. Фильтр выполнен с фланцем, расположенным на его открытом конце. Фильтр изготовлен из коррозионностойкого фильтровального материала, например, из нержавеющей сетки «саржевого плетения», и своим фланцем крепится к одному из торцов металлической трубы.
Ультразвуковой диспергатор может быть выполнен на основе ультразвукового пьезокерамического преобразователя по патенту на изобретение №2222387.
Заявляемая конструкция диспергатора обеспечивает получение жидких смесей с величиной зерна получаемой продукции с заданными размерами. При прохождении смеси через диспергатор частицы меньшей величины пор фильтра без задержки проходят через ячейки. Крупные частицы задерживаются фильтром и находятся под воздействием ультразвуковой кавитации до тех пор, пока они не разрушатся на более
мелкие частицы, диаметр которых позволит им пройти через ячейки фильтра. Фильтр под воздействием ультразвуковых колебаний, также начинает колебаться и воздействует на частицы, соприкасающиеся с ним или застрявшие в его ячейках. Т.о. происходит дополнительное дробление крупных частиц и очистка ячеек фильтра от застрявших в них частиц. Кроме того, частицы, попавшие в узловые зоны ультразвуковых стоячих волн, двигаясь от периферии к центру, смещаются в зоны пучности ультразвукового поля и, быстро разрушаясь, проходят через фильтр. Таким образом, жидкость, проходя один раз через диспергатор, обрабатывается до требуемых параметров.