Установка проходная вихревого слоя

Полезная модель относится к аппаратам, использующим для обработки материалов энергию вращающегося электромагнитного поля, воздействующего на ферромагнитные частицы, которые непосредственно взаимодействуют с обрабатываемым материалом, и может быть использовано в различных отраслях промышленности.
Известен аппарат вихревого слоя (патент РФ №2072257, МКИ B01F 13/08, 1997 г.), содержащий коллектор, сообщенный с патрубком подвода охлаждающей среды и разделяющий ее поток на два потока, крышки с патрубками подвода и отвода охлаждающей среды, подключенными к внешней системе подачи и охлаждения, размещенный между крышками индуктор вращающегося электромагнитного поля, имеющий осевой канал, в котором с зазором к стенкам канала установлена реакционная камера в виде трубы, в рабочей зоне которой расположена сменная вставка с ферромагнитными частицами, при этом аппарат снабжен системой регулирования подаваемой мощности, а также снабжен цилиндрическим кожухом, соединенным с крышками, а индуктор обечайкой, выполненной из немагнитного материала, охватывающей его снаружи и установленной с зазором относительно кожуха, при этом в стенке коллектора, обращенной к индуктору, выполнены кольцевая выточка и отверстия по обе стороны от нее, а один из торцов обечайки закреплен в этой выточке.
Недостатком известного устройства являются ограниченные технологические возможности и недостаточная производительность.
1
1
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является аппарат вихревого слоя непрерывного действия (патент РФ №2613517, МКИ B01F 13/08, 2017 г.), содержащий коллектор, сообщенный с патрубком подвода охлаждающей среды и разделяющий ее поток на два потока, крышки с патрубками подвода и отвода охлаждающей среды, подключенными к внешней системе подачи и охлаждения, размещенный между крышками индуктор вращающегося электромагнитного поля, имеющий осевой канал, в котором с зазором к стенкам канала установлена реакционная камера в виде трубы, в рабочей зоне которой расположена сменная вставка с ферромагнитными частицами, при этом аппарат снабжен системой регулирования подаваемой мощности, а также снабжен цилиндрическим кожухом, соединенным с крышками, а индуктор обечайкой, выполненной из немагнитного материала, охватывающей его снаружи и установленной с зазором относительно кожуха, при этом в стенке коллектора, обращенной к индуктору, выполнены кольцевая выточка и отверстия по обе стороны от нее, а один из торцов обечайки закреплен в этой выточке, сменная вставка выполнена из четного количества, не менее четырех, полос постоянной ширины прямоугольной формы, скрученных в продольном направлении относительно собственной оси 0-0 и изогнутых по винтовой линии на цилиндрической оправке в поперечном направлении, при этом полосы согнуты попеременно в противоположные стороны по зонам ослабленного сечения в виде надрезов, выполненных с разных противоположных сторон полос под углом 60° друг к другу и к продольным кромкам полос с различным сочетанием углов наклона стенок в форме скосов зон ослабленного сечения в виде надрезов, а затем края стенок в форме скосов зон ослабленного сечения в виде надрезов соединяются друг с другом, с образованием по длине полосы равносторонних треугольников, расположенных попеременно в противоположные стороны, при этом полосы соединены одна с другой по продольным кромкам с образованием по внутреннему периметру четырех и более криволинейных ломаных винтовых поверхностей и криволинейных ломаных винтовых канавок основного направления, а также четырех и более криволинейных ломаных винтовых поверхностей и криволинейных ломаных винтовых канавок противоположного направления.
Техническим результатом является упрощение изготовления и расширение технологических возможностей.
Технический результат достигается тем, что в аппарате проходном вихревого слоя, содержащем коллектор, сообщенный с патрубком подвода охлаждающей среды и разделяющий ее поток на два потока, крышки с патрубками подвода и отвода охлаждающей среды, подключенными к внешней системе подачи и охлаждения, размещенный между крышками индуктор вращающегося электромагнитного поля, имеющий осевой канал, в котором с зазором к стенкам канала установлена реакционная камера в виде трубы, в рабочей зоне которой расположена сменная вставка с ферромагнитными частицами, при этом аппарат снабжен системой регулирования подаваемой мощности, а также снабжен цилиндрическим кожухом, соединенным с крышками, а индуктор обечайкой, выполненной из немагнитного материала, охватывающей его снаружи и установленной с зазором относительно кожуха, при этом в стенке коллектора, обращенной к индуктору, выполнены кольцевая выточка и отверстия по обе стороны от нее, а один из торцов обечайки закреплен в этой выточке, сменная вставка изготовлена, по меньшей мере, из одной полосы, согнутой волнообразно по линиям сгиба, расположенным под углом к ее продольным кромкам, и свернутой в цилиндрические витки с соединением по продольным кромкам и с образованием по наружной и внутренней поверхностям вставки направленных в одну сторону под углом 30-60° к ее оси винтовых поверхностей в виде карманов наружной и карманов внутренней поверхностей волнообразной формы.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об уровне полезной модели предлагаемого аппарата проходного вихревого слоя.
Новизна заключается в том, что сменная вставка изготовлена, по меньшей мере, из одной полосы, согнутой волнообразно по линиям сгиба, расположенным под углом к ее продольным кромкам, и свернутой в цилиндрические витки с соединением по продольным кромкам и с образованием по наружной и внутренней поверхностям вставки направленных в одну сторону под углом 30-60° к ее оси вращения винтовых поверхностей в виде канавок наружной и внутренней поверхностей волнообразной формы, что упрощает изготовление, расширяет диапазон результирующих векторов перемещений ферромагнитных частиц между собой и с обрабатываемым материалом.
Новизна заключается также в том, что в канавки наружной и внутренней поверхностей волнообразной формы сменной вставки направлены в одну сторону под углом 30-60° к ее оси винтовых поверхностей, при этом направление винтовых канавок может совпадать или быть противоположным направлению вихревого слоя.
Новизна состоит в том, что двоякая кривизна поверхности сменной вставки обеспечивает усиление технологического эффекта благодаря наличию разнонаправленных векторов движения ферромагнитных частиц между собой и с обрабатываемым материалом, расширяет технологические возможности.
Новизна предлагаемой полезной модели заключается в том, что такое конструктивное оформление сменной вставки позволяет обеспечить последовательное уплотнение и разрежение потоков ферромагнитных частиц, что расширяет технологические возможности аппарата
Новизна заключается также в том, что площадь поперечного проходного сечения сменной вставки по длине многократно меняется, обеспечивая периодическое поджатие масс ферромагнитных частиц, что увеличивает интенсивность смешивания и энергоемкость соударений, расширяет технологические возможности.
Новизна предложения заключается также в том, что внутри сменной вставки со сложной внутренней поверхностью в виде сочетания двух криволинейных поверхностей в каждой точке возникают разнонаправленные составляющие движения ферромагнитных частиц что расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что при одном и том же диаметрах сменной вставки известной конструкции в предлагаемой конструкции длина развертки диаметра сменной вставки по периметру из-за ее волнистости по периметру больше, поэтому и путь прохождения ферромагнитных частиц больше по сравнению с известными конструкциями сменной вставки, что расширяет технологические возможности.
Новизна предлагаемой полезной модели заключается в том, что криволинейные винтовые поверхности сменной вставки наклонены не только друг к другу, но и к оси симметрии сменной вставки, поэтому ферромагнитные частицы и обрабатываемые материалы получают дополнительное движение от наклоненных друг к другу криволинейных винтовых поверхностей сменной вставки, увеличивается интенсивность взаимодействия ферромагнитных частиц между собой и с обрабатываемым материалом, расширяются технологические возможности.
Новизна предлагаемой полезной модели заключается в том, что частота движения ферромагнитных частиц в предлагаемой конструкции сменной вставки аппарата проходного вихревого слоя определяется не только частотой электромагнитного вращающегося поля, но и формой, количеством, размером криволинейных винтовых поверхностей по периметру сменной вставки, поэтому такое конструктивное оформление поверхности сменной вставки увеличивает частоту соударений ферро-магнитных частиц между собой, с обрабатываемым материалом и со стенками сменной вставки, увеличивает технологические возможности.
Новизна заключается в том, что благодаря внутренним винтовым поверхностям двоякой кривизны сменной вставки векторы скорости движения ферромагнитных частиц изменяются, что расширяет технологические возможности.
Новизна предложения заключается также в том, что внутри сменной вставки со сложной внутренней поверхностью в виде сочетания двух криволинейных поверхностей в каждой точке возникают разнонаправленные составляющие движения, что расширяет технологические возможности.
На фиг. 1 изображен общий вид аппарата проходного вихревого слоя в разрезе; на фиг. 2 - коллектор; на фиг. 3 - поперечный разрез коллектора, вид А на фиг. 2; на фиг. 4 - сменная вставка аппарата проходного вихревого слоя, вид спереди; на фиг. 5 - сечение Б-Б на фиг. 4; фиг. 6 - вид одной полосы, из которой изготовлена сменная вставка с размеченными прямыми линиями; фиг. 7 - полоса, согнутая по прямым линиям волнообразной формы; на фиг. 8 - аксонометрическая проекция полосы, свернутой в цилиндрический виток.
Аппарат проходной вихревого слоя (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) содержит реакционную камеру в виде трубы 1 из немагнитного материала, в рабочей зоне которой расположена сменная вставка 2 с ферромагнитными частицами (иголками) 3. Труба 1 размещена в осевом канале индуктора 4 с зазором 5. Индуктор 4 снаружи имеет обечайку 6, а труба 1 фиксируется в его осевом канале при помощи установочных винтов 7. Индуктор 4 с трубой 1 заключен в кожух 8, соединенный с крышками 9, 10 через уплотнения 11 и 12. На крышке 10 есть патрубок 13 подвода среды. Крышка 10 снабжена патрубком 14 для подвода охлаждающей среды, сообщенным с коллектором 15. Между обечайкой 6 и кожухом 8 образован кольцевой зазор 16. Стенка коллектора 15, обращенная к индуктору 4, имеет кольцевую проточку 17, в которой плотно установлен торец обечайки 6. По обе стороны проточки 17 выполнены отверстия 18 и 19 для прохода среды в зазоры 5 и 16. Питание индуктора 4 производят через токоввод 20, энергия к которому поступает от блока управления (не показано). Регулирование мощности производят в блоке управления по принятой системе. При монтаже аппарата проходного вихревого слоя штампованные пластины электротехнической стали запрессовывают в обечайку из немагнитного материала по типу статоров асинхронных двигателей, а катушки (обмотки) размещают в пазах пластин. Применение обечайки из железа допустимо, но при этом несколько ухудшаются электрические параметры аппарата проходного вихревого слоя. В осевой канал индуктора вводят и центрируют трубу (реакционную камеру), затем индуктор с трубой устанавливают в трубчатом кожухе при помощи торцевых крышек (фланцев) с уплотнениями. При этом формируются два кольцевых цилиндрических канала: между стенкой кожуха и обечайкой и между трубой и стенкой канала индуктора. Устанавливают коллектор и крышки.
Сменная вставка 2, например, (фиг. 4, фиг. 5) с карманами волнообразной формы изготовлена, по меньшей мере, из одной полосы 21, соединенной по продольным кромкам 22 (показаны на фиг. 4 штрихпунктирной линией) известными методами, например, сваркой, с образованием по наружной и внутренней поверхностям сменной вставки 2 винтовых поверхностей (фиг. 5) волнообразной формы в виде карманов внутренней поверхности 23, 24, 25, 26, 27, 28 и карманов наружной поверхности 29, 30, 31, 32, 33, 34.
Сменная вставка 2 (фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6) изготовлена, по меньшей мере, из одной полосы 21, согнутой волнообразно по линиям сгиба 23, расположенным под углом к ее продольным кромкам 22, и свернутой в цилиндрические витки с соединением по продольным кромкам 22 и с образованием по наружной и внутренней поверхностям сменной вставки 2 направленных в одну сторону под углом α=30-60° к ее оси винтовых поверхностей в виде карманов внутренней поверхностей волнообразной формы 23, 24, 25, 26, 27, 28 и карманов наружной поверхности 29, 30, 31, 32, 33, 34.
Полоса 21 (фиг. 6, фиг. 7) согнута волнообразно по прямым линиям 23, расположенным под одинаковыми углами α к кромкам полосы 21 и размещенным на расстоянии L между линиями сгиба 23. Расстояние L равно сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренней и наружной поверхностей. Полоса 21 после волнообразного сгиба (фиг. 7) свернута в цилиндрические витки (фиг. 8), соединенные друг с другом по продольным кромкам 22 известными методами в сменную втулку 2
В такой конструкции по длине сменной втулки 2 каждое поперечное сечение - проходное сечение отличается от предыдущего, при этом меняется и площадь проходного сечения, что нарушает стационарность движения ферромагнитных частиц, увеличивает интенсивность их взаимодействия, расширяет технологические возможности. В такой конструкции втулки 2 образованы по внутреннему периметру криволинейные винтовые канавки. Эти канавки не только способствуют перемещению ферромагнитных частиц, но и обеспечивают интенсивное их взаимодействие, расширяют технологические возможности. При этом направление винтовых канавок может совпадать или быть противоположным направлению вихревого слоя.
Аппарат проходной вихревого слоя работает следующим образом.
Включают систему охлаждения. При этом охлаждающая среда через патрубок 14 поступает в коллектор 15 и через отверстия 18, 19 в нем в зазоры 6 и 16, равномерно омывает индуктор 4 и трубу 1, выводится из аппарата через патрубок 13. Затем подают энергию и устанавливают заданную нагрузку, после чего в трубу 1 с винтовой вставкой 2 подают продукт (материал), который после обработки ферромагнитными иголками 3 направляют на дальнейшую переработку или потребителю.
Так как втулка 2 снабжена винтовыми канавками, винтовыми поверхностями и винтовыми линиями равного шага, то в ней создаются потоки ферромагнитных иголок и обрабатываемых материалов. При необходимости повысить производительность направление винтовых канавок может быть противоположным направлению вихревого слоя, что увеличивает противотоки движения иголок на обрабатываемый материал направленные один навстречу другому с максимально возможной энергоемкостью соударений.
Технико-экономические преимущества возникают за счет упрощения изготовления и расширения технологических возможностей, обусловленных увеличением интенсивности смешивания и энергоемкости соударений ферромагнитных частиц друг с другом и с обрабатываемым материалов, а также тем, что частота движения ферромагнитных частиц в предлагаемом аппарате увеличивается и определяется не только частотой электромагнитного вращающегося поля, но двоякой кривизной и направлением винтовой поверхности сменной вставки, что обеспечивает усиление технологического эффекта благодаря наличию разнонаправленных векторов движения ферромагнитных частиц между собой и с обрабатываемым материалом, расширяет технологические возможности.