Электромагнитный активатор порошковых материалов

Полезная модель относится к оборудованию для тонкого измельчения и активации широкого спектра материалов, например, агроруд при производстве кормовых добавок и удобрений.
Известен электромагнитный измельчитель-активатор [RU 95558, В02С 19/18], выполненный в виде индуктора, представляющего трубчатый элемент, на которой смонтированы секционные электромагнитные катушки. Индуктор помещён в кожух, имеющий торцевые крышки. В кожухе индуктор крепится к торцевым крышкам. Крышки и кожух выполняют функцию магнитопровода для замыкания магнитной цепи при работе измельчителя. Внутри трубы индуктора помещена рабочая камера, имеющая преимущественно, цилиндрическую форму. Камера фиксируется на крышках. Для обеспечения загрузки в камеру подлежащего измельчению материала и выгрузки целевого продукта, в крышках предусмотрены отверстия. В верхней и нижней части рабочей камеры помещены сетчатые решётки, между которыми размещён наполнитель, содержащий рабочие элементы - шарики, цилиндры и пр., выполненные из магнитного материала.
Недостатком данного устройства является низкая способность регулирования гранулометрического состава обрабатываемого материала, вследствие применения переменного электромагнитного поля.
Наиболее близким аналогом является устройство для производства шоколадных масс [RU 2031592, A23G 1/18], выбранное в качестве прототипа, которая содержит емкость для измельчения массы с ротором и размольными элементами, оснащенную отводным патрубком, смонтированную снаружи корпуса емкости диаметрально пару электромагнитов постоянного тока с обмоткой управления, соединенную через блок сравнения с системами автоматического регулирования частоты вращения ротора и автоматического управления работой электромагнитов, каждая из которых содержит последовательно установленные усилитель сигналов и фазовый дискриминатор, блок контроля дисперсного состава массы, сообщенный с емкостью посредством трубопровода с насосом резервуар исходной смеси и насос с регулируемым приводом, отличающаяся тем, что система автоматического управления работой электромагнитов снабжена блоком формирования и регулирования скважности, полярности, амплитуды и частоты импульсов постоянного тока, при этом вход блока последовательно соединен с фазовым дискриминатором, а выход - с обмоткой управления электромагнитов, по вертикали электромагниты размещены на всю высоту емкости, а их полюсные наконечники выполнены подковообразными, на валу ротора на уровнях полюсных наконечников электромагнитов неподвижно закреплены кольца из ферромагнитного материала с зубчатой наружной поверхностью, причем высота каждого кольца равна высоте полюсного наконечника электромагнитов, а размольные элементы выполнены в виде правильных призм удлиненной формы
Недостатками данного устройства являются потери энергии электромагнитного поля, создаваемого основными и дополнительными токовыми обмотками, в рабочем объёме установки, а также отсутствие возможности осуществлять предварительную обработку сухих материалов.
Задачей полезной модели является повышение эффективности электромагнитного устройства для тонкого измельчения и активации, а именно увеличение промагниченности рабочего объёма, а также интенсификация процесса обработки за счет совмещения стадий измельчения, механоактивации, перемешивания и классификации.
Поставленная цель достигается за счёт того, что в установке, включающей емкость для измельчения и активации, имеется две зоны: для измельчения и предварительной активации сухих продуктов и для измельчения, перемешивания и активации жидких абразивосодержащих продуктов с ротором и размольными элементами, оснащенную патрубками для загрузки и выгрузки, смонтированную снаружи корпуса емкости диаметрально пару электромагнитов постоянного тока с обмоткой управления, соединенные через блок сравнения с системами автоматического регулирования частоты вращения ротора и автоматического управления работой электромагнитов, каждая из которых содержит последовательно установленные усилитель сигналов и фазовый дискриминатор, блок контроля дисперсного состава массы, сообщенный с емкостью посредством трубопровода с насосом с регулируемым приводом; система автоматического управления работой электромагнитов снабжена блоком формирования и регулирования скважности, полярности, амплитуды и частоты импульсов постоянного тока, при этом вход блока последовательно соединен с фазовым дискриминатором, а выход - с обмоткой управления электромагнитов, по вертикали электромагниты размещены на всю высоту емкости для измельчения массы, а их полюсные наконечники выполнены подковообразными, на валу к ротору на уровнях полюсных наконечников электромагнитов емкости неподвижно закреплены кольца из ферромагнитного материала с зубчатой наружной поверхностью, причем высота кольца равна высоте полюсного наконечника электромагнита, а соотношение между высотой ёмкости и расстоянием между поверхностью ротора и поверхностью внутренней стенки ёмкости составляет 5:1, при этом измельчающие ферромагнитные элементы в верхней выполнены в форме цилиндров, а размольные элементы в нижней камере выполнены в виде правильных призм удлиненной формы.
Новые существенные признаки:
1. Емкость механоактиватора имеет две зоны – для обработки сухих продуктов, а также для измельчения, перемешивания и активации жидких абразивосодержащих продуктов;
2. Соотношение между высотой емкости в каждой из зон и расстоянием между поверхностью ротора, и поверхностью внутренней стенки емкости составляет 5:1;
3. Размольные элементы цилиндрической формы с заостренной кромкой, выполненные из интерметаллического магнитного сплава MnAl марки 70 ГЮ;
4. Емкость для измельчения и активации имеет патрубок для подачи жидких продуктов в зону для измельчения, перемешивания и активации жидких абразивосодержащих продуктов.
Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы и достаточны для достижения технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объём правовой охраны.
Технический результат
Предварительная механическая активация способствует интенсификации процесса диффузии в обрабатываемых материалах. Выполнение ферромагнитных размольных элементов цилиндрической формы из интерметаллического магнитного сплава MnAl марки 70 ГЮ позволяет получить воздействие на продукт в виде разрыва на молекулярном уровне, а также ввести дополнительный вид воздействия – резание.
Импульсное воздействие электромагнитного поля на ферромагнитные размольные элементы цилиндрической формы с заостренной кромкой позволяет ввести дополнительный способ воздействия на обрабатываемый материал – перемешивание, что способствует интенсификации обработки гетерогенных систем «жидкость-твердое тело».
Сущность заявляемого технического решения поясняется на фигуре, где схематично изображён электромагнитный активатор порошковых материалов в рабочем положении.
Электромагнитный активатор содержит емкость 1, разделенную на зоны I для обработки сухих продуктов и II для измельчения, перемешивания и активации жидких абразивосодержащих продуктов, насос 2 с трубопроводом 3, загрузочный патрубок 4, регулируемый привод 5, ультразвуковой вибратор 6 с генератором ультразвуковых колебаний 7, приемник ультразвуковых колебаний 8 с пьезоэлектрическим элементом 9, разгрузочный патрубок 10, патрубок 11 для подачи жидких компонентов, электромагниты 12 и 13 постоянного тока, смонтированные на наружной стороне корпуса емкости 1 и расположенные диаметрально, систему 14 автоматического регулирования частоты вращения валов емкости 1 и систему 18 автоматического управления работой подковообразных электромагнитов 12 и 13. Система 14 автоматического регулирования частоты вращения валов содержит последовательно установленные усилитель сигнала 15, фазовый дискриминатор 16 и блок управления 17. Система 18 автоматического управления работой электромагнитов 12 и 13 также имеет последовательно установленные усилитель сигнала 15, фазовый дискриминатор 16 и снабжена блоком 19 формирования и регулирования скважности, полярности, амплитуды и частоты импульсов постоянного тока, вход которого соединен с фазовым дискриминатором 16, а выход – с обмоткой 20 электромагнитов 12 и 13.
Усилители сигналов 15 обеих систем соединены параллельно с блоком контроля дисперсного состава смеси через блок сравнения 21. Размольные элементы 22 из ферромагнитного материала выполнены в форме цилиндров с заостренными кромками, размольные элементы 23 из ферромагнитного материала выполнены в виде правильных призм удлиненной формы и расположены на решетках 24. На роторе 25 в зоне I емкости 1 для измельчения и активации неподвижно закреплены выполненные из ферромагнитного материала с зубчатой наружной поверхностью 26 кольца 27, высота которых соответствует высоте полюсов электромагнитов.
Установка работает следующим образом.
Через загрузочный патрубок 4 сухой продукт подается в зону I емкости 1 для измельчения и предварительной активации сухих продуктов, где подвергается воздействию со стороны размольных элементов 22 в форме цилиндров с заостренными кромками. Измельченные и механически активированные компоненты проходят через решетки 24 в зону II для измельчения, перемешивания и активации жидких абразивосодержащих продуктов, в которой происходит дополнительное измельчение, перемешивание и активация под действием размольных элементов 23 в жидкой среде, поступающей через патрубок 11.
При работе в зоне II для измельчения, перемешивания и активации жидких абразивосодержащих продуктов емкости 1, на оптимальном режиме, обеспечивающем получение готовой массы требуемой дисперсности, насос 2 работает на минимальной производительности. Насос 2 имеет повторно-кратковременный режим работы. При работе насоса 2 из зоны II для измельчения, перемешивания и активации жидких абразивосодержащих продуктов емкости 1 масса циркулирует по трубопроводу 3. При этом генератор ультразвуковых колебаний 7, настроенный на работу в импульсном режиме, через каждые 30 с подает серию электрических синусоидальных колебаний с определенной частотой, например 25 кГц, на катушку ультразвукового вибратора 6. Ультразвуковые волны, распространяясь в измельченном продукте, текущем по трубопроводу 3, достигают приемника ультразвуковых колебаний 8 с пьезоэлектрическим элементом 9 и вызывают его сжатие и релаксацию, вследствие чего на полюсах пьезоэлектрического элемента 9 появляется разность электрических потенциалов. Электрический сигнал, возникающий при разности потенциалов, подается через приемник ультразвуковых колебаний 8 в блок сравнения 21 и от него сигнал распространяется по двум каналам: воздействуя на частоту вращения ротора 25; воздействуя импульсным магнитным полем с регулируемой скважностью импульсов тока; питающего обмотку 20 управления электромагнитов 12 и 13, на ферромагнитные размольные элементы 22 и 23, размещенные в рабочем объеме емкости 1 для измельчения массы на решетках 24. Готовый продукт удаляется через разгрузочный патрубок 10.