УЗИ матки и придатков позволяет диагностировать патологию женских половых органов на ранних стадиях, выявлять воспалительные процессы в органах малого таза, определять наличие беременности и локализацию плодного яйца. УЗИ является абсолютно безопасным методом, при котором обследование проводится с помощью высокочастотных звуковых волн. Отсутствие противопоказаний позволяет использовать его без ограничений у широкого круга пациентов.
УЗИ - самый современный, информативный и безвредный способ обследования.
Подготовка к УЗИ в гинекологии
Подготовка к проведению обследования не является сложной, но требует соблюдения диеты. За три дня до УЗИ не следует употреблять в пищу газообразующие продукты. Кишечник, переполненный газами, значительно затрудняет данный вид диагностики.
Предпочтение нужно отдать следующим продуктам:
Мясо отварное (говядина, телятина, мясо курицы)
Рыба нежирная (запеченная, паровая, отварная)
Каша на воде (рисовая, гречневая, овсяная)
Сыр с малым процентом жирности
Отварные или сделанные на пару овощи
Белый хлеб в ограниченном количестве
Исключить:
Черный хлеб и сладкие хлебобулочные изделия
Все бобовые продукты и их производные
Газированные напитки
Молочные и кисломолочные продукты
Напитки, в которых содержится кофеин
Напитки, содержащие алкоголь
Жареное мясо и рыбу
Овощи и фрукты в сыром виде
Следует также воздержаться от курения.
Накануне дня ультразвукового обследования принимается препараты способные уменьшить газообразование: Эспумизан, Смекту или активированный уголь в рекомендованной врачом дозировке.
Три способа ультразвукового исследования в гинекологии
1. Исследование трансвагинальным методом: признается на сегодняшний день самым точным. Пациентка ложится на бок, подтянув к животу согнутые колени. При этом на ультразвуковой датчик надевается презерватив и вводится непосредственно во влагалище. Перед обследованием рекомендуется опорожнить мочевой пузырь.
2. Абдоминальный метод. Пациентка ложится на спину. На открытый живот наносится гель, а датчик размещается на его поверхности. Специалист передвигает прибор своей рукой, плотно прижимая к телу. Пациентка должна за 1 час до процедуры выпить не менее 1 литра жидкости, чтобы мочевой пузырь был наполнен.
3. Внутреннее обследование. Применяется по медицинским показаниям (при неподтвержденном диагнозе). Тонкий стерильный зонд с передающим устройством вводится в полость матки. Перед процедурой необходимо посетить туалет.
4. Трансректальное обследование. Такой способ диагностики применим только для девственниц. Во время обследования девушка ложится на левый бок, тонкий датчик в презервативе с нанесенным на него специальным гелем вводится в опорожненную прямую кишку. Пациентка должна за 6-8 часов до начала обследования поставить клизму либо выпить слабительное средство, либо поставить послабляющую свечу с глицерином.
Ультразвук весьма информативный и доступный способ диагностики. Обследование органов таза позволяет выявлять доброкачественные и злокачественные новообразования матки, аномалии шейки матки и кисты яичников, воспаление маточных труб, внематочную беременность и многое другое.
 |  |  |  |
|
| Общий вид диспергатора в обычном исполнении | Общий вид диспергатора в пылезащитном исполнении | Диспергатор проточного типа | Диспергатор настольного типа УДСГ-2-20-200 | Диспергатор с удлиненным волноводом УДСГ-2-30-500 |
Видеоролики:
Ультразвуковые процессоры-диспергаторы:
Мы давно производим ультразвуковые диспергаторы в единичных экземплярах. В последнее время они становятся все более востребованными нашими заказчиками.
С 2015 года мы освоили серийный выпуск ультразвуковых процессоров (диспергаторов), согласно зарегистрированным ТУ и Декларации таможенного союза.
УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРОЦЕССОР, почему он так называется?
Потому, что его рабочий орган, так называемый волновод (сонотрод), совершая механические колебания с частотой в несколько десятков тысяч раз в секунду и амплитудой несколько десятков микрон может производить разнообразную полезную работу в зависимости от поставленных целей и применяемых для обработки материалов.
Ультразвуковой процессор чаще всего применяется для превращения твердых и жидких сред в дисперсное состояние (сверхтонкое размельчение и распыление), поэтому его называют УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДИСПЕРГАТОР и используют для измельчения твердых веществ в жидкостях при приготовлении суспензий, жидкостей в жидкостях - эмульсий или жидкостей в газах - распыления.
Ультразвуковое диспергирование создает высокодисперсные (частицы - до долей мкм) и однородные смеси (суспензии - взвеси твердых микрочастиц в жидкостях, эмульсии - не растворимые микрочастицы одной жидкости в другой, золи -микро капли жидкости в газовой среде).
Диспергирование суспензий осуществляется при воздействии ультразвука на агрегаты твердых частиц, связанных между собой силами слипания, спекания или спайности.
При ультразвуковом диспергировании суспензий дисперсность продукта на несколько порядков выше по сравнению с традиционным механическим измельчением, а создание качественных эмульсий для многих жидкостей вообще не возможно без ультразвуковой обработки.
Во время работы волновод возбуждает в жидкостях мощную кавитацию и акустические течения, смешивая не смешиваемые любым другим способом жидкости (например, масло с водой).
Он быстро и эффективно готовит высококачественные эмульсии, суспензии , проводит экстракцию сухих веществ в жидкость, в десятки раз ускоряет коагуляцию, очистит и стерилизует в моющем растворе любое изделие, быстро и эффективно удаляя загрязнения с его поверхности.
В многих отраслях химической промышленности, фармацевтике, парфюмерии био и нано технологиях без ультразвуковой обработки уже не обходятся.
А вот в пищевой пока еще не достаточно знакомы с выгодами и преимуществами ультразвуковых технологий .
Если обработать, например, молоко, в течении всего одной минуты, то оно приобретет более гомогенную структуру за счет диспергации молочного жира и, главное значительно увеличится время хранения молока без термообработки.
Создаваемые диспергатором эмульсии растительных масел с водой позволяют значительно сократить расход растительных масел в хлебопекарных производствах.
Очень эффективно действует ультразвуковая обработка на виноматериалы, повышая качество и скорость созревания вина, в десятки раз ускоряя осаждение винного камня.
Ультразвуковой процессор может провести сварку пластмасс и синтетических нетканых материалов, мгновенно проплавить или прожечь отверстие или клеймо на пластмассе или дереве, прошить отверстия различной формы в твердых и хрупких материалах (камень, керамика, стекло и т. д.) Для этих целей нужно лишь заменить волновод на рабочий инструмент нужной формы, а для прошивки еще добавлять абразивную суспензию в процессе работы.
Ультразвуковые диспергаторы собираются на базе современных пьезокерамических излучателей и ультразвуковых генераторов с микропроцессорным управлением.
Специальным образом рассчитанные и оптимизированные сменные рабочие инструменты (волноводы) выполняются из титановых сплавов.
Все это обеспечивает высокую эффективность, КПД не менее 90% и надежность ультразвукового диспергатора.
Генератор автоматически подстраивается под нагрузку, чем больше плотность обрабатываемой жидкости, тем больше энергии отдает излучатель.
Наши диспергаторы обработают любую даже самую вязкую жидкость .
Диспергаторы производятся различных конфигураций частот и мощностей .
Мы производим лабораторные диспергаторы для обработки жидкостей в замкнутых объемах различного размера и диспергаторы проточного типа, где жидкости подвергаются обработке в процессе ее протока.
Информация о работе диспергатора отображается на ж.к. экране, он может работать как по команде оператора, так и по программируемому времени, или по запрограммрованному циклу.
Ультразвук позволяет во много раз ускорить протекание и повысить эффективность технологических процессов. Интенсификация технологических процессов с помощью ультразвуковых технологий (пропитка древесины, интенсификация гальванических процессов, старение вин и коньяка и пр.) позволяет получить высокий эффект, значительную экономию времени и средств.
Наши специалисты, имеющие многолетний опыт создания ультразвуковой техники, помогут Вам эффективно решить Ваши технологические задачи.
Общие сведения
Ультразвуковые диспергаторы серии УЗД предназначены для диспергирования, эмульгирования, интенсификации растворения и других физико-химических процессов; очистки и обезжиривания изделий точной механики, оптики, посуды, медицинских инструментов, ювелирных изделий, элементов одежды и т. д.; экстрагирования лекарственных веществ из сырья растительного и животного происхождения без его нагрева; препарирования объектов из кристаллических, порошкообразных, волокнистых и других веществ и нанесения их на пленку-подложку при электронно-микроскопическом методе исследования в биологии, химии, медицине, минералогии, металловедении и других областях науки и техники; бактерицидной (предстерилизационной) обработки жидкости и погруженных в нее предметов; экспериментальных работ по изучению воздействия ультразвука на различные процессы.
Ультразвуковые диспергаторы могут применяться в автомобильной, авиационной, электронной, часовой, ювелирной, фармакологической, приборостроительной, металлургической, электротехнической и других отраслях промышленности, а также в археологии, медицине и сельском хозяйстве. Они обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными методами и позволяют: свести к минимуму применение ручного труда; сократить время таких процессов, как экстракция, диспергирование, очистка, химические реакции; производить очистку и обезжиривание без применения органических растворителей; очищать труднодоступные участки изделий и удалять все виды загрязнений.
Структура условного обозначения
УЗД-Х Х/22 УХЛ4:
УЗД - ультразвуковой диспергатор;
Х - номер модификации;
Х - электрическая мощность, подводимая к излучателю, кВт;
22 - рабочая частота, кГц;
УХЛ4 - климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ
15150-69.
Условия эксплуатации
Температура окружающего воздуха от 10 до 35°С.
Относительная влажность воздуха до 80% при температуре 25°С.
Окружающая среда, не содержащая паров кислот, щелочей и токопроводящей пыли, вызывающих коррозию металлических частей и разрушающих электрическую изоляцию.
Условия безопасности работы диспергатора должны быть обеспечены предприятием-потребителем в соответствии с действующими "Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей".
Технические характеристики
Основные технические данные приведены в таблице.
| Наименование параметра | Значение параметра для диспергаторов типов | |||||
| УЗД1-0,063/22 | УЗД1-0,1/22 | УЗД1-0,4/22 | УЗД1-1,0/22 | УЗД1-1,6/22 | УЗД1-4,0/22 | |
| Мощность, подводимая к излучателю, кВт | 0,063 | 0,1 | 0,4 | 1,0 | 1,6 | 4,0 |
| Мощность, потребляемая от сети, В·А, не более | 100 | 120 | 850 | 2000 | 3200 | 7600 |
| Напряжение питающей сети, В | 220 | 220/380 | ||||
| Частота тока, Гц | 50 | |||||
| Рабочая частота, кГц | 22 | |||||
| 0,5 | 3 | 5 | 8 | 15 | ||
Гарантийный срок - 1 год со дня ввода диспергатора в эксплуатацию. Гарантия распространяется на оборудование при соблюдении потребителем условий эксплуатации.
Ультразвуковой диспергатор (рис. 1-6) состоит из ультразвукового транзисторного генератора и колебательной системы, выполненной на базе либо пьезокерамического преобразователя (УЗД1-0,063/22, УЗД1-0,1/22), либо магнитострикционного (УЗД1-0,4/22, УЗД1-1,0/22, УЗД1-1,6/22).
Общий вид и габаритные размеры ультразвукового диспергатора УЗД1-0,063/22
Общий вид и габаритные размеры ультразвукового диспергатора УЗД1-0,1/22
Общий вид и габаритные размеры ультразвукового диспергатора УЗД-0,4/22
Общий вид и габаритные размеры ультразвукового диспергатора УЗД1-1,0/22
Общий вид и габаритные размеры ультразвукового диспергатора УЗД1-1,6/22
Общий вид и габаритные размеры ульразвукового диспергатора УЗД1-4,0/22
Принцип работы для всех диспергаторов одинаков. Установив колебательную систему на штативе или удерживая в руке, погружают выходной конец ее излучающего волновода в обрабатываемую жидкость.
При включении сетевого выключателя питающее напряжение поступит на ультразвуковой генератор, который преобразует электрическую энергию промышленной частоты в энергию ультразвуковой частоты. Колебательная система, в свою очередь, преобразует эту энергию в механическую и передает ее посредством излучающего волновода в жидкость. Механическая энергия, распространяющаяся в жидкой среде, вызывает в последней кавитационноый процесс, сопровождающийся образованием и "захлопыванием" кавитационных пузырьков, а также интенсивных потоков жидкости, что в свою очередь обеспечивает эффективное перемешивание технологической среды.
По желанию заказчика ультразвуковые диспергаторы могут укомплектовываться системой автономного водяного охлаждения и штативом. В комплект поставки входят: ультразвуковой генератор, колебательная система, комплект ЗИП, комплект эксплуатационной документации.
Изобретение относится к ультразвуковым диспергаторам для гомогенизации тяжелых топлив, различных жидких смесей или молока, водотопливной эмульсии, может использоваться также для обеззараживания питьевой воды и пастеризации соков, изготовления красок, смазок, пищевых и иных эмульсий и суспензий, в химической промышленности для интенсификации химических реакций и получения новых видов соединений, в первичной нефтепереработке для увеличения выхода легких топлив, приготовления стойких буровых растворов. Устройство состоит 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. Технический результат состоит в повышении качества кавитационной обработки материалов. 8 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к области ультразвуковой техники и может быть использовано для гомогенизации тяжелых топлив или молока; приготовления высококачественной водотопливной эмульсии для дизельных двигателей, а также топок ТЭЦ и котельных на мазуте; пастеризации питьевой воды, соков и других жидких продуктов питания; изготовления высококачественных красок, смазок, пищевых, кормовых, фармацевтических и иных эмульсий и суспензий; в химической промышленности для интенсификации химических реакций и получения новых видов соединений; в первичной нефтепереработке для увеличения выхода светлых топлив; для приготовления стойких буровых растворов и других аналогичных технологий. Известно устройство для ультразвукового эмульгирования (Заявка Японии 62-58375, кл. В 01 F 11/02, опубл. в 1987 г.), состоящее из вибратора с накладками, одна из которых выполнена заодно с концентратором с осевым отверстием. К недостаткам этого устройства следует отнести малую производительность, низкое качество получаемой эмульсии и высокие энергетические затраты как результат низкого электроакустического КПД. Наиболее близким по технической сущности является устройство для ультразвуковой обработки жидкости (Патент РФ 2061537, кл. В 01 F 11/02, опубл. 16.06.96), содержащее подключенный к генератору армированный шпильной с осевым отверстием пьезопреобразователь (вибратор) с двумя симметрично и соосно расположенными концентраторами, изготовленными заодно с накладками и осевыми отверстиями с перегородками на выходных торцах и отверстиями в них. Недостатки этого устройства, хотя и в меньшей мере, свойственны предыдущему аналогу. Основным положительным эффектом предлагаемого изобретения является существенное улучшение кавитационной обработки протекающей через вибратор жидкости и улучшение энергетических показателей устройства, а также возможность кавитационной обработки жидкости, нагретой до высоких температур. Положительные эффекты достигаются тем, что вся протекающая через вибратор жидкость как минимум четырежды протекает по инициирующей поверхности вибратора и вблизи твердых поверхностей, а также за счет увеличения активной составляющей сопротивления излучения и оптимального согласования вибратора с нагрузкой. В некоторых модификациях заявляемого устройства дополнительный положительный эффект достигается прохождением обрабатываемой жидкости через два фокальных пятна на входе и выходе устройства и два полуволновых резонатора, а также за счет двукратного дополнительного наложения высокочастотных ультразвуковых колебаний на обрабатываемую жидкость и тепловой изоляции пьезокерамики от протекающей через вибратор горячей жидкости. Предлагаемое изобретение отвечает критерию "новизна", т.к. нигде не описано, и критерию "существенные отличия", т.к. не вытекает непосредственно из уровня развития ультразвуковой техники. Заявляемое устройство технически реализуемо, т.к. было изготовлено и испытано. Предлагаемое изобретение показано в различных модификациях на фиг.1 - 7. На фиг.1 показан основной базовый вариант с четырьмя зонами кавитации и подробным описанием базовой колебательной системы. На фиг.2 показана модификация основного варианта с двумя фокусирующими устройствами. На фиг.3 в крупном плане показано устройство щелевых и кольцевых зазоров применительно к модификации на фиг.2. На фиг.4 показана модификация основного варианта с двумя полуволновыми резонаторами, двумя высокочастотными излучателями на торцевых поверхностях, четырьмя звукопрозрачными диафрагмами с канавками на рабочих поверхностях в виде спирали Архимеда и с использованием активатора кавитации. На фиг. 5 показана модификация с высокочастотными излучателями, расположенными внутри концентраторов. На фиг.6 показана модификация для кавитационной обработки горячей жидкости. На фиг.7 показана модификация для кавитационной обработки горячей жидкости с полуволновыми насадками и восемью зонами кавитации. Устройство представляет собой (см. фиг.1) подключенный к генератору (на фиг. 1 не показан) ультразвуковой преобразователь (вибратор) с накладками, выполненными заодно с концентраторами 1, расположенными симметрично и соосно (например, ступенчатыми), с переменным внутренним сечением и армированный (стянутый) шпилькой 2 с осевым отверстием 3, которое имеет продолжение на оси концентраторов 1; рабочие пьезокерамические шайбы 4 и пьезокерамические шайбы электроакустической обратной связи 5 собраны в пакет на шпильке 2 и изолированны от нее изоляционной втулкой 6 с токопроводящими электродами - радиаторами 7; резонансные мембраны 8 с проточными отверстиями 9 на их боковой поверхности на уровне внутренней плоской поверхности мембран 8 акустически жестко и разъемно закреплены на выходных торцах концентраторов 1 и образуют между боковой поверхностью резонансных мембран 8 и внутренней поверхностью стаканов 10, закрепленных в узловой плоскости концентраторов 1, кольцевые зазоры 11; звукопрозрачные (например, из тонкой пластмассы) диафрагмы 12 с осевыми отверстиями 13, расположенные параллельно резонансным мембранам 8, образуют щелевые зазоры 14. Пакет пьезокерамики 4 и 5 защищен кожухом 15. Герметичность конструкции обеспечивают герметизирующие резиновые кольца 16. Обрабатываемая жидкость поступает в устройство и выходит из него через штуцеры 17. На фиг. 2 на стаканы 10 соосно и симметрично закреплены фокусирующие устройства 18 в виде параболоидов вращения, образующих фокальные пятна 19 на входе и выходе устройства. В этой модификации используются звукопрозрачные диафрагмы 12 по обе стороны резонансной мембраны 8, как это показано в крупном плане на фиг.3. На фиг.4 внутренний объем концентраторов 1 и полуволновых резонаторов 20 заполнен активатором кавитации 21 (например, металлической сеткой - показано пунктирной штриховкой). На торцевых поверхностях стаканов 10 акустически жестко закреплены высокочастотные ультразвуковые излучатели 22, подключенные к генератору (на фиг.4 условно не показан). В этой модификации звукопрозрачные диафрагмы 12 выполнены с рабочей стороны (обращенной к мембране 8) в виде плоского спирального углубления (спирали Архимеда). На фиг. 5 высокочастотные излучатели 22 акустически развязаны и расположены изнутри концентраторов 1 и закреплены на трубках 23, ввинченных в шпильку 2. Для подвода проводов к высокочастотным излучателям 22 предусмотрены отверстия 24. На фиг.6 тепловая изоляция пьезокерамики 4 от протекающей через вибратор горячей жидкости достигается при помощи сквозной трубки 25, на которой с обеих концов герметично закреплены отражатели 26 из акустически жесткого материала. Герметичность крепления отражателей и их акустическая развязка от концентраторов 1 обеспечивается резиновыми кольцами 27. На фиг. 7 показана модификация предыдущего варианта (см. фиг.6), с использованием восьми зон кавитации при помощи двух полуволновых цилиндрических насадок 28 и четырех резонансных мембран 8, акустически жестко закрепленных на торцах насадок. В этом случае полуволновые насадки 28 навинчиваются на резонансные мембраны 8, а кольцевые зазоры 11 образуются при помощи муфт 29, стянутых накидными гайками 30 и герметизированных при помощи резиновых колец 31. Рабочее положение всех модификаций - вертикальное. При этом обрабатываемая жидкость протекает через вибратор снизу вверх с тем, чтобы образующиеся при кавитации пузырьки не скапливались внутри вибратора. Устройство работает следующим образом. Генератор (условно не показан) вырабатывает электрические колебания резонансной для вибратора частоты, которые поступают на рабочие шайбы пьезокерамики 4, где преобразуются в механические колебания. Эти колебания при помощи пьезокерамических шайб электроакустической обратной связи 5 преобразуются в электрические колебания и подаются в генератор для фазовой автоподстройки резонансной частоты вибратора. Выработанные пьезокерамикой 4 механические колебания усиливаются концентраторами 1 и подаются на резонансные мембраны 8, нагруженные обрабатываемой жидкостью с обеих сторон. При этом на резонансной частоте механические колебания дополнительно усиливаются пропорционально механической добротности мембран 8. В результате исходные механические колебания пьезокерамики 4 многократно (в зависимости от нагрузки) усиливаются и позволяют практически полностью согласовать нагрузку (обрабатываемую жидкость) с вибратором, что позволяет поднять электроакустический КПД всей колебательной системы до величины, близкой к 100%. Практически полное согласование вибратора с нагрузкой достигается еще и потому, что волновой размер ka мембран 8, нагруженных с обеих сторон (режим осциллирующего поршня без экрана), выбран таким, что относительное активное сопротивление достигает максимально возможных значений, превышающих 1,2 (см. Л. В. Орлов, А. А. Шабров. Расчет и проектирование антенн гидроакустических рыбопоисковых станций. - М.: Пищевая промышленность, 1974 г., с.127, рис.61, кривая 5). Обрабатываемая жидкость поступает в вибратор снизу через входной штуцер 17 и протекает через нижний щелевой зазор 14 и далее через кольцевой зазор 11, проходные отверстия 9 и верхний щелевой зазор 14, вытекая через осевое отверстие 13 в диафрагме 12. Путь протекания обрабатываемой жидкости показан жирными стрелками на фиг.3 в увеличенном масштабе. При этом обрабатываемая жидкость протекает, практически непрерывно контактируя с твердой инициирующей поверхностью резонансных мембран 8 и в непосредственной близости от твердых поверхностей стакана 10 и диафрагмы 12, что обеспечивает максимально возможное кавитационное воздействие. Далее обрабатываемая жидкость протекает внутри вибратора по осевому отверстию нижнего концентратора 1, осевому отверстию шпильки 2, осевому отверстию верхнего концентратора 1 и далее, как это описано выше, но в обратном порядке. Таким образом, обрабатываемая жидкость последовательно протекает через четыре зоны кавитации по инициирующей поверхности и вблизи твердых границ, что обеспечивает ее качественную кавитационную обработку, которая дополняется воздействием кавитации по мере протекания во внутреннем объеме вибратора. Вышеописанный процесс кавитационной обработки протекающей жидкости может быть существенно усилен (см. фиг.2), если за счет фокусирующих устройств 18 создать мощные фокальные пятна 19 на входе и выходе диспергатора. В этом случае щелевые зазоры 14 (см. фиг.3) формируются звукопрозрачными диафрагмами 12 с обеих сторон резонансных мембран 8. Известно, что процесс ультразвукового эмульгирования может быть существенно улучшен, если он происходит на твердой поверхности и при высоких акустических давлениях (см. Ультразвук. Маленькая энциклопедия. /Под ред. И. П. Голяминой. - М.: Советская энциклопедия, 1979 г., с.393). Исходя из этого заявляемый диспергатор в режиме эмульгатора может быть выполнен с внутренним объемом, заполненным активатором эмульгирования (например, металлической сеткой) и полуволновыми резонаторами, где акустическое давление удваивается. Такая конструкция проточного диспергатора показана на фиг.4, где внутренний объем концентраторов 1 и полуволновых резонаторов 20 заполнен активатором кавитации 21. В этом случае протекающая через диспергатор обрабатываемая жидкость в процессе ультразвуковой кавитации контактирует с развитой твердой поверхностью активатора кавитации 21 практически во всем внутреннем объеме вибратора, что позволяет существенно повысить концентрацию и качество эмульсии. Для придания эмульсии мелкодисперсности, что очень важно при питании эмульсией дизельных двигателей, в диспергаторе на фиг.4 предусмотрены высокочастотные излучатели 22, установленные на входном и выходном торцах вибратора (см. Основы физики и техники ультразвука. Учебное пособие для ВУЗов. - М. : Высшая школа, 1987 г., с.177, рис.9.1). Совместное воздействие акустических колебаний ультразвукового (например, 22 кГц) и высокочастотного (например, 300 кГц) диапазона в полуволновых резонаторах (по низкой частоте), где акустическое давление удваивается, позволяет получить высококачественную (монодисперсную и мелкодисперсную) и насыщенную эмульсию, которая обладает максимальной стойкостью. Упрощенный вариант ультразвукового диспергатора в режиме эмульгирования показан на фиг.5. В этом устройстве минимизирован внутренний объем обрабатываемой жидкости, что принципиально важно при установке этих устройств на дизели грузовых автомобилей и автобусов, т.к. перед выключением двигателя на длительное время необходим перевод его питания на чистое топливо с тем, чтобы эмульсия не отстоялась за время стоянки и не появилась бы вода в недисперсной фазе, что недопустимо для топливной аппаратуры дизеля. Для этого необходима выдержка во времени, пока не израсходуется весь остаток эмульсии в топливопроводах, количество которого определяется и внутренним объемом диспергатора. Условия эксплуатации таких дизелей (попадание воды и грязи) делают необходимыми установку высокочастотных излучателей 22 с внутренней стороны резонансной мембраны 8 и прохождение обрабатываемой жидкости внутри вибратора по трубам 23. В этом случае внутренний щелевой зазор 14 выполняется полуволновым по высокой частоте для уменьшения нагрузки на высокочастотные излучатели 22 и удвоения акустического давления по высокой частоте в щелевом зазоре 14. Для питания судовых дизелей, топок ТЭЦ и котельных используется тяжелое топливо, которое для улучшения распыления подогревают до температур, близких к 100 o C. В этих случаях используется ультразвуковой диспергатор, показанный на фиг.6, где для тепловой изоляции пьезокерамики от горячего топлива используется сквозная трубка 25 с отражателями 26 на концах, герметизированных резиновыми уплотнительными кольцами 27. Такая конструкция защищает пьезокерамику 4 от угрозы перегрева и деполяризации. В некоторых случаях, когда используются особо тяжелые топлива, для их гомогенизации и приготовления эмульсии недостаточно простой обработки, как на фиг.6. В таких случаях может быть использовано устройство, показанное на фиг. 7, где обрабатываемая жидкость проходит последовательно восемь зон кавитации с задержкой в каждой зоне кавитации (щелевом зазоре 14) за счет протекания обрабатываемой жидкости по углублениям в виде спирали Архимеда. В этом устройстве используются две полуволновые цилиндрические насадки 28, которые образуют с вибратором единую колебательную систему. Обрабатываемая жидкость в этом устройстве протекает по трубкам 25 через восемь щелевых зазоров, перетекая из вибратора в насадки 28 (и наоборот) через кольцевые зазоры 11, образованные муфтами 29 с прижимными гайками 30. Герметичность такого соединения обеспечивается резиновыми уплотнительными кольцами 31. Этот диспергатор весьма перспективен в крекинг-процессе при первичной нефтепереработке для увеличения выхода легких топлив. Очевидно, что вышеописанные варианты ультразвуковых диспергаторов проточного типа не исчерпывают всей гаммы возможных комбинаций их конструкций. Эта новая область ультразвуковой техники только начинает развиваться и имеет большую перспективу в самых различных областях промышленности.
Формула изобретения
1. Ультразвуковой диспергатор проточного типа, содержащий пьезопреобразователь, армированный шпилькой с осевым отверстием, с двумя симметрично и соосно расположенными концентраторами, изготовленными заодно с накладками и осевыми отверстиями, отличающийся тем, что концентраторы выполнены с переменным внутренним сечением, на выходных торцах концентраторов разъемно и акустически жестко закреплены резонансные мембраны, вблизи которых и параллельно им сформированы щелевые зазоры, а на боковой поверхности резонансных мембран на уровне их плоской внутренней поверхности расположены концентрические проточные отверстия, выходящие в кольцевые зазоры.2. Ультразвуковой диспергатор по п.1, отличающийся тем, что щелевые зазоры с обеих рабочих поверхностей резонансных мембран выполнены при помощи звукопрозрачных диафрагм с осевыми отверстиями, расположенными вблизи рабочих плоскостей резонансных мембран и параллельно им.3. Ультразвуковой диспергатор по п.2, отличающийся тем, что щелевые зазоры сформированы при помощи акустически жестких отражателей, акустически развязанных от концентраторов и герметично закрепленных на торцах осевых трубок для протекания обрабатываемой жидкости.4. Ультразвуковой диспергатор по п.2, отличающийся тем, что щелевые зазоры сформированы за счет высокочастотных ультразвуковых излучателей, герметично закрепленных на торцах осевых трубок для протекания обрабатываемой жидкости и акустически развязанных от концентраторов.5. Ультразвуковой диспергатор по п.2, отличающийся тем, что свободные пространства внутри колебательной системы заполнены активатором кавитации.6. Ультразвуковой диспергатор по п.2 или 3, отличающийся тем, что поверхность звукопрозрачных диафрагм или отражателей со стороны резонансных мембран выполнена в виде плоской спиральной канавки от центра к периферии.7. Ультразвуковой диспергатор по п.2, отличающийся тем, что на входе и выходе пьезопреобразователя соосно и симметрично расположены фокусирующие устройства с отражателями в виде параболоидов вращения и фокальными пятнами, расположенными вблизи входного и выходного отверстий.8. Ультразвуковой диспергатор по п.3, отличающийся тем, что на входе и выходе пьезопреобразователя акустически жестко и соосно закреплены цилиндрические полуволновые насадки с резонансными мембранами на торцах, осевыми трубками и отражателями, снабженные переходными муфтами для протекания обрабатываемой жидкости.9. Ультразвуковой диспергатор по п.2, отличающийся тем, что на входе и выходе устройства расположены полуволновые резонаторы.
Похожие патенты:
Изобретение относится к смешению жидких и газообразных сред и может быть использовано для смешения жидкости с газом и получения однородной смеси в разных областях промышленности, сельского хозяйства в частности для приготовления топливных смесей для двигателей внутреннего сгорания
Изобретение относится к устройствам для создания искусственной кавитации с целью использования возникающих кавитационных эффектов для интенсификации физико-химических процессов в различных отраслях промышленности: химической, пищевой, биохимической и др
Размельчение твердых веществ или жидкостей под действием ультразвуковых колебаний
Анимация
Описание
Ультразвуковое диспергирование - тонкое размельчение твердых веществ или жидкостей, т.е. переход веществ в дисперсное состояние с образованием золя под действием ультразвуковых колебаний. Обычно термином диспергирование обозначается размельчение твердых тел в жидкой среде. Диспергирование жидкостей в газах (воздухе) называется распылением , а жидкостей в жидкостях - эмульгированием .
Ультразвуковое диспергирование позволяет получать высокодисперсные (средний размер частиц - мкм и доли мкм), однородные и химически чистые смеси (суспензии - твердых частиц в жидкостях, золи - капель жидкости в газовой среде, гели - газа в жидкости, эмульсии - нерастворенные жидкости в жидкостях).
Диспергирование суспензий осуществляется при воздействии ультразвука на агрегаты твердых частиц, связанных между собой силами слипания, спекания или спайности. При ультразвуковом диспергировании суспензий дисперсность продукта увеличивается на несколько порядков по сравнению с традиционным механическим измельчением.
Для протекания ультразвукового диспергирования необходима кавитация, т.к. измельчение веществ происходит под действием ударных волн, возникающих при захлопывании кавитационных полостей, каверн и начинается при интенсивности I ультразвука, превышающей некоторое пороговое значение I th . Величина I th составляет обычно несколько Вт/см2 и зависит от кавитационной прочности жидкости, состояния поверхности твердой фазы, а также от характера и величины сил взаимодействия между отдельными частицами твердой фазы.
С ростом I скорость диспергирования возрастает; она возрастает также с увеличением хрупкости и с уменьшением твердости и спайности частиц диспергируемого материала. Наиболее эффективно ультразвуковое диспергирование. Происходит при обработке аморфных веществ и агрегировании веществ типа почвы и горных пород, при расщеплении текстурированных материалов типа целлюлозы, стеклянной ваты, асбеста, при действии на растительные и животные клетки.
Достаточно легко диспергируется каолин, гипс, слюда, сера, графит и т.д., труднее - чистые металлы. Для получения суспензий металлов рационально сочетание процессов их химического или электролитического осаждения с ультразвуковым диспергированием.
Диспергирование существенно интенсифицируется, если наряду со знакопеременным звуковым давлением с амплитудой Р S на жидкость наложить постоянное (статическое) давление Р 0 . В этом случае существенно возрастают пиковые значения давления в ударной волне и кавитационное разрушение твердой фазы, оцениваемое по убыли вещества из монолита, перешедшего в дисперсное состояние, ускоряется в десятки, сотни и даже тысячи раз при разных затратах акустической энергии.
Существует оптимальное соотношение между Р 0 и Р S при котором происходит наиболее интенсивное диспергирование твердой фазы (рис. 1).
Эмпирические зависимости величины диспергирования твердых частиц
Рис. 1
D m = f(P 0 ) при различных Р S .
1 - Р S =106 Па (10 атм).
2 - Р S =2*106 Па (20 атм).
3 - Р S =5*106 Па (50 атм).
Условием возникновения диспергирования является облучение жидкости с имеющимися в ее объеме твердыми частицами звуковым полем определенной частоты и интенсивности.
Форма сосудов с диспергирующей жидкостью может быть различной. Звуковое и силовое поля приложены к поверхности жидкости. Результатом их воздействия является силовое поле, возникающее в жидкости, и движении частиц твердого вещества, находящегося в жидкости.
Временные характеристики
Время инициации (log to от 0 до 1);
Время существования (log tc от 1 до 6);
Время деградации (log td от -1 до 0);
Время оптимального проявления (log tk от 1 до 5).
Диаграмма:
Технические реализации эффекта
Техническая реализация явления
Проще всего залить в лабораторную ультразвуковую ванну смесь воды с подсолнечным маслом и включить получится эмульсия. При этом характерный размер капелек масла в воде можно существенно уменьшить дополнительным нагревом жидкости до 60-700 С, и/или повышением статического давления в смеси (например, закрыть ванну герметичным колпаком, и подать воздух при избыточном давлении 0,1-0,3 атм).
Применение эффекта
Ультразвуковое диспергирование широко используется в лабораторной практике для получения суспензий, для подготовки образцов к минералогическому анализу и т.п., в ряде технологических процессов в химической, пищевой, фармацевтической, текстильной, лакокрасочной промышленности и др. отраслях. Оно позволяет получать материалы сверхтонкой дисперсности, которые используются в порошковой металлургии; в технике изготовления ферритов - сверхтонкое измельчение порошков ферритов улучшает эксплуатационные характеристики ферритовых сердечников; ультразвуковое диспергирование применяется также при изготовлении высокодисперсных люминофоров, повышающих качество изображения и увеличивающих светоотдачу экранов электронно - лучевых трубок; ультразвуковое диспергирование полупроводниковых материалов увеличивает их термоэлектрическую эффективность.
В существующих ультразвуковых диспергаторах в качестве источника ультразвука используются либо гидродинамические излучатели, либо излучатели на основе электромеханически-активных материалов, например, магнитострикционных преобразователей.
Литература
1. Ультразвук / Под ред. И.П. Голяминой.- М.: Советская Энциклопедия, 1979.
2.Бреховских Л.М., Гончаров В.В. Введение в механику сплошных сред.- М.: Наука, 1982.
3.Акустополяризационные измерения характеристик анизотропии горных пород (методические рекомендации). Апатиты, 1985.
Ключевые слова
- ультразвук
- твердое тело
- жидкость
- кавитация
- дисперсность
- мелкодисперсная среда
Разделы областей техники и экономики:
| Биотехнология | |
| Металлургия полупроводников | |
| Отделка поверхностей и нанесение покрытий | |
| Пищевая промышленность | |
