устройство виброструйной магнитной активации жидкостей и растворов

Формула изобретения

Устройство виброструйной магнитной активации жидкостей и растворов, содержащее корпус в виде правильной многоугольной призмы, электромагнитный электропривод, отделенный перегородкой от рабочего органа, выполненного в виде нескольких подпружиненных пластин-активаторов с трапецеидальным отверстием, каждый из которых установлен с другой стороны перегородки напротив магнитопровода, совершающих колебания в жидкой среде с собственной частотой, равной частоте напряжения питания электромагнитного вибропривода, отличающееся тем, что каждая пластина-активатор выполнена в виде конусного диска с круговым трапециидальным отверстием, имеет в центральной части конусный струеобразователь, и дополнительно по периферии имеет отверстия, расположенные симметрично относительно продольной оси.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам, применяемым в различных технологических процессах перемешивания, разжижения жидкостей и растворов.

Известна конструкция виброструйного перемешивателя и разжижителя (SU 925375 А, кл. В 01 F 13/08, 1980), содержащая электромагнитный вибропривод, отделенный перегородкой от рабочего органа в виде нескольких симметрично расположенных пластин с отверстиями, являющихся якорями электромагнитного вибропривода, каждая из которых установлена с другой стороны перегородки напротив магнитопровода, при этом катушки электромагнитов соединены с источником тока с возможностью одновременной работы только одной половины якорей.

Недостатком данного устройства является низкая производительность, обусловленная, во-первых, неоптимальностью формы и размеров отверстий в пластинах, и, во-вторых, отсутствием требования согласования частоты собственных колебаний рабочего органа и частоты питающего тока.

Известен виброструйный перемешиватель и разжижитель (Патент на изобретение №2128547 от 22.10.96), содержащий электромагнитный вибропривод, отделенный перегородкой от рабочего органа в виде нескольких подпружиненных плоскими пружинами пластин с подковообразными трапецеидальными отверстиями, являющихся якорями электромагнитов вибропривода, каждая из которых установлена с другой стороны перегородки напротив магнитопровода, расстояние от перегородки до якорей выполнено не меньше, чем амплитуда колебаний якорей в жидкой среде с собственной частотой, равной частоте напряжения питания электромагнитного вибропривода.

Недостатками данного устройства являются сравнительно невысокие производительность и ресурс работы. Невысокая производительность обусловлена, во-первых, расположением пластин в одной плоскости в непосредственной близости друг к другу, что значительно ограничивает объем захватываемой жидкости при колебаниях каждой из пластин, и, во-вторых, не достаточно высокими амплитудами колебаний пластин. Невысокий ресурс работы обусловлен применением консольных плоских пружин, имеющих ограниченное количество циклов изгибающего нагружения (до 15·10⁶ циклов) до их вероятного разрушения, что соответствует времени наработки всего устройства не более 100 часов. Разрушение пластин происходит из-за максимальных деформаций в месте крепления консольных плоских пружин при их работе.

Наиболее близким по технической сущности является виброструйный перемешиватель и разжижитель (решение о выдачи патента по заявке №99124538/12 (025971), 22.11.1999 г.), содержащий корпус, электромагнитный вибропривод, отделенный перегородкой от рабочего органа в виде нескольких подпружиненных плоскими пружинами пластин с подковообразными трапецеидальными отверстиями, являющихся якорями электромагнитов вибропривода, каждая из которых установлена с другой стороны перегородки напротив магнитопровода, расстояние от перегородки до якорей выполнено не меньше, чем амплитуда колебаний якорей в жидкой среде с собственной частотой, равной частоте напряжения питания электромагнитного вибропривода, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде правильной многоугольной призмы, каждая пластина расположена на грани корпуса и закреплена на большем плече пружины, выполненной в виде несимметричной полукруглой скобы, причем отношение длины большего плеча пружины к радиусу ее закругления должно быть не меньше трех.

Недостатками указанного устройства являются недостаточно высокая эффективность обработки жидкостей из-за значительной турбулизации струй и ограниченная область применения, обусловленная трудностью обеспечения резонансного режима работы в жидкостях с различной плотностью.

Целью изобретения является повышение эффективности обработки жидкостей и расширение области применения.

Поставленная цель достигается тем, что каждая пластина-активатор выполнена в виде конусного диска с круговым трапецеидальным отверстием, имеет в центральной части конусный струеобразователь и дополнительно по периферии имеет отверстия, расположенные симметрично относительно продольной оси.

Конструкция предлагаемого устройства виброструйной магнитной активации жидкостей и растворов приведена на фигуре 1 - вид сбоку и фигуре 2 - вид сверху. Устройство виброструйной магнитной активации жидкостей и растворов содержит корпус 1, выполненный в виде правильной многоугольной призмы (в примере - четырехугольная), магнитопроводы 2 электромагнитного вибропривода, катушки 3 электромагнитов, пружины 4 в виде несимметричной полукруглой скобы, на большем плече которых крепятся пластины-якори (активаторы) 5, перегородки 6, разделяющие пластины-активаторы 5 и внутреннюю полость корпуса 1, где расположены электромагниты, опору 7 для крепления пружин 4 к основанию 11 корпуса 1 и устройство ввода электропитания 9. Трапецеидальное отверстие 10 в пластинах-активаторах 5 выполнено круговым. Каждая пластина-активатор 5 имеет в центральной части конусный струеобразователь 12, а на периферии дополнительно имеет отверстия 13, расположенные симметрично относительно продольной оси. На виде сбоку фигура 1 полное количество пластин-активаторов 5, пружин 4 и опор 7 условно не показано.

Повышение эффективности обработки жидкостей происходит, во-первых, за счет увеличения площади захвата жидкости, обеспечиваемого круговым трапецеидальным отверстием 10 в пластине-активаторе 5, имеющей форму конусного диска, а, во-вторых, за счет уменьшения турбулизации струй жидкости, обеспечиваемого применением конусного струеобразователя 12, расположенного в центральной части активатора. Уменьшение турбулизации струй приводит к уменьшению суммарных гидравлических потерь и как следствие вызывает увеличение скорости струй и общего расхода обрабатываемой жидкости.

Расширение области применения достигается тем, что выполняя по периферии пластин-активаторов 5 определенное количество отверстий 13 нужного диаметра, расположенных симметрично относительно продольной оси, изменяют массу колебательной системы, обеспечивая тем самым резонансный режим работы для обрабатываемых жидкостей и растворов, имеющих различную плотность.

Устройство виброструйной магнитной активации жидкостей и растворов работает следующим образом. Устройство полностью погружают в жидкость (раствор). На катушки 3 электромагнитного вибропривода по устройству ввода электропитания 9 через диод подается напряжение переменного тока. При поступлении пропускаемой диодом одной полуволны напряжения переменного тока на катушки 3 электромагнитов по ним протекает ток, пластины-активаторы 5 под действием электромагнитной силы притягиваются через перегородки 6 к магнитопроводам 2, пружины 4 деформируются. При этом жидкость, находящаяся под пластинами-активаторами 5, сжимается и под большим давлением выталкивается через круговые отверстия 10 в направлении от корпуса, образуя поток 8. Площадь захвата жидкости при круговом трапецеидальном отверстии 10 в активаторе 5 больше, чем при подковообразном. Размещение по центру активатора 5 конусного струеобразователя 12 в процессе струеобразования устраняет зону пониженного давления в центре пластины-активатора 5, ограниченной внутренним диаметром трапецеидального отверстия, уменьшая тем самым турбулизацию потока 8.

Во второй полупериод, когда диод не пропускает ток, ток по катушкам 3 электромагнитов не протекает, электромагнитная сила равна нулю, пластины-активаторы 5 под действием силы упругости пружины 4 отходят от перегородок 6 и очередной объем технологической жидкости подтекает под пластины-активаторы 5. При постоянной подаче напряжения переменного тока на катушки 3 электромагнитного вибропривода пластины-активаторы 5 совершают колебания, формируя постоянный поток 8 жидкости, тем самым активируя (перемешивая и разжижая) ее. Частота напряжения переменного тока должна быть равна собственной частоте колебаний пластин-активаторов 5 в жидкости, регулируемой дополнительно выполнением определенного количества отверстий 13, нужного диаметра.

Применение предлагаемого устройства виброструйной магнитной активации жидкостей и растворов позволяет существенно сократить потребление электроэнергии за счет реализации в нем резонансно-колебательного режима работы, характеризующегося малым потреблением энергии.