РЕАКТОР, ВКЛЮЧАЮЩИЙ РОТОР
REACTOR WITH ROTOR

Настоящее изобретение относится к реактору для сепарации вещества, содержащегося в составном сырьевом материале, при этом упомянутый реактор включает по меньшей мере одну реакционную камеру и по меньшей мере один ротор, причем упомянутая реакционная камера включает по меньшей мере один корпус, который уплотнен относительно окружающей среды и имеет по меньшей мере одно входное отверстие, а также по меньшей мере одно выходное отверстие, при этом упомянутый ротор включает по меньшей мере один вал.
Уровень техники
В документе US, А, 6165349 описан реактор, включающий реакционную камеру с вращательным механизмом, который состоит из вала, на котором посредством приводных дисков симметрично закреплены лопасти. Упомянутый вал удерживается в подшипниках на обоих концах упомянутой реакционной камеры. Для съема упомянутых лопастей с цепью их обслуживания и, возможно, замены необходимо выполнить обширный объем работ по разборке.
Сущность изобретения
Первая цель настоящего изобретения - предложить реактор, который, при минимуме операций по разборке, позволяет получить доступ к ротору, включающему лопасти, подлежащие обслуживанию и/или замене. Вторая цель настоящего изобретения - предложить реактор, который, при минимуме операций по разборке, позволяет обеспечить доступ к изношенным поверхностям в упомянутой реакционной камере/корпусе, подлежащим обслуживанию и/или замене. Таким образом, настоящее изобретение включает реактор для сепарации вещества, входящего в состав исходного сырьевого материала, при этом упомянутый реактор включает по меньшей мере одну реакционную камеру и по меньшей мере один ротор, причем упомянутая реакционная камера включает по меньшей мере один корпус, который уплотнен относительно окружающей среды и имеет по меньшей мере одно входное отверстие, а также по меньшей мере одно выходное отверстие, при этом упомянутый ротор включает по меньшей мере один вал, и при этом по меньшей мере первая часть упомянутого ротора расположена в упомянутом корпусе, а упомянутый вал протяжен только в одном направлении от упомянутой первой части через упомянутый корпус и выходит за его пределы.
По меньшей мере одно поддерживающее устройство может воздействовать совместно на часть упомянутого вала, расположенную вне упомянутого корпуса, альтернативно - на дополнительный вал, присоединенный к этой части, при этом упомянутое поддерживающее устройство полностью удерживает реактор. По меньшей мере одно поддерживающее устройство может воздействовать совместно на часть упомянутого вала, расположенную вне упомянутого корпуса, альтернативно - на дополнительный вал, присоединенный к этой части, при этом упомянутое поддерживающее устройство частично поддерживает реактор. Упомянутый вал может удерживаться в подшипниках по меньшей мере в двух плоскостях, лежащих по существу перпендикулярно основному направлению протяжения упомянутого вала, при этом упомянутые плоскости расположены вне упомянутого корпуса. Упомянутое поддерживающее устройство может включать по меньшей мере одно основание. Упомянутое поддерживающее устройство может включать по меньшей мере два подшипника для установки упомянутого вала на подшипники в упомянутых плоскостях. Упомянутое поддерживающее устройство может включать по меньшей мере один корпус подшипника.
Упомянутый корпус может иметь преимущественно цилиндрическую форму. Упомянутый корпус может иметь по меньшей мере одну съемную часть. Упомянутая съемная часть может крепиться к остальному корпусу с помощью винтовых соединений и/или болтовых соединений. Упомянутая съемная часть может быть изнутри снабжена износостойким материалом. Упомянутый корпус может быть уплотнен таким образом, чтобы по существу исключать газообмен между упомянутой реакционной камерой и окружающей средой.
Упомянутая остальная часть корпуса может быть присоединена по меньшей мере к одному из упомянутых одного или более корпусов подшипника и полностью удерживаться им/ими. Упомянутая остальная часть корпуса может быть присоединена по меньшей мере к одному из упомянутых одного или более корпусов подшипника и частично удерживаться им/ими. Упомянутая остальная часть упомянутого корпуса может быть присоединена по меньшей мере к одному из упомянутых по меньшей мере двух подшипников и полностью удерживаться им/ими. Упомянутая остальная часть упомянутого корпуса может быть присоединена по меньшей мере к одному из упомянутых по меньшей мере двух подшипников и частично удерживаться им/ими. Упомянутая остальная часть корпуса может быть присоединена по меньшей мере к одному из упомянутых одного или более оснований и полностью удерживаться ей/ими. Упомянутая остальная часть корпуса может быть присоединена по меньшей мере к одному из упомянутых одного или более оснований и частично удерживаться ей/ими.
Упомянутая первая часть упомянутого ротора может включать по меньшей мере один ударник. По меньшей мере один из упомянутых ударников может включать по меньшей мере одну фиксированную часть и по меньшей мере одну шарнирно-сочлененную часть. Упомянутая фиксированная часть может быть неподвижно присоединена к упомянутой первой части упомянутого ротора, а упомянутая шарнирно-сочлененная часть может быть присоединена к упомянутой фиксированной части посредством шарнирного сочленения. Упомянутая шарнирно-сочлененная часть может иметь центр тяжести, лежащий на первом радиусе упомянутого ротора, в то время как ось вращения для вращения между упомянутой шарнирно-сочлененной частью и упомянутой фиксированной частью лежит на втором радиусе упомянутого ротора, при этом упомянутый первый радиус следует за упомянутым вторым радиусом при вращении упомянутого ротора в связи с работой реактора. При вращении упомянутого ротора в связи с работой реактора, для каждого ударника в направлении вращения может возникать сила F2, которая пропорциональна
- массе m упомянутой шарнирно-сочлененной части ударника,
-перпендикулярному расстоянию l1, между упомянутым первым радиусом и упомянутой осью вращения, и
- скорости v1 вращения, взятой перпендикулярно от упомянутого центра тяжести, а также обратно пропорциональна
- эффективной длине 12 ударника, и
- радиусу r1 от центра упомянутого ротора до упомянутого центра тяжести.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 демонстрирует вид в перспективе в разборе первого варианта осуществления реактора в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.2 демонстрирует вид в перспективе в разборе второго варианта осуществления реактора в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг 3 демонстрирует вид сбоку с частичным разрезом реактора фиг.2.
Фиг.4 демонстрирует вид сбоку с частичным разрезом корпуса и ротора, входящих в состав реактора на фиг.2.
Описание вариантов осуществления изобретения
На фиг.1 показан внешний вид реактора в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Реактор 1 включает реакционную камеру 2 и ротор 3, который расположен по меньшей мере частично внутри последней и имеет ударники 4, закрепленные на валу 5 ротора. Реакционная камера 2 окружена корпусом 6, включающим крышку 7 на первом конце, при этом упомянутая крышка 7 имеет одно или более входных отверстий 8 - для впуска сырьевого материала в реактор, а остальная часть корпуса 6 имеет одно или более выходных отверстий 9 для выпуска продуктов из реактора. Корпус 6 является по существу цилиндрическим, при этом крышка 7 является по существу круглой, причем крышка 7, как и остальная часть корпуса 6? обеспечена стыковочным кольцеобразным фланцем, имеющим первый диаметр для общего болтового соединения.
Аналогичным образом, на втором конце корпус 6 соединяется с корпусом 10 подшипника, при этом корпус 6 и корпус 10 подшипника обеспечены кольцеобразным стыковочным фланцем, имеющим второй диаметр для общего болтового соединения. Упомянутый первый диаметр больше, чем упомянутый второй диаметр. Упомянутый корпус 10 подшипника, в свою очередь, поддерживается основанием 11 и принимает два подшипника 12 для посадки на подшипники роторного вала 5, причем последний выходит за пределы реакционной камеры 2, т.е. только по одну сторону от реакционной камеры 2, при этом основание 11, соответственно, полностью поддерживает реактор 1. В корпусе 6 также имеется по существу цилиндрическая вставка 13 из износоустойчивого материала, например из стали или из керамического материала, при этом упомянутая вставка 13 является легко заменяемой. В корпусе 6 имеется также внутренняя стенка (не показана на чертеже), которая обеспечивает проход газа через центр упомянутой стенки во внутреннее/заднее пространство (не показано на чертеже) реакционной камеры 2, откуда газ может продолжать свое движение и выходить из реактора через одно из упомянутых выходных отверстий 9, и далее входить в опциональный блок дистилляции (не показан на чертеже), или блок конденсации (не показан на чертеже), или непосредственно использоваться для сгорания в двигателе (не показан на чертеже) или в системе отопления (не показана на чертеже).
Реакционная камера 2 является, за исключением входных отверстий 8 и выходных отверстий 9, изолированной от окружающей среды, т.е. корпус 6 с крышкой 7 и соединение с упомянутым корпусом 10 подшипника, включающим уплотнение во втулке роторного вала 5, в остальном можно считать по существу герметичными относительно окружающей среды. Таким образом, реакционная камера 2 и реактор 1 отличаются от традиционных молотковых мельниц, которые являются более или менее открытыми для окружающей среды. Крышка 7 может быть легко снята, если необходимо проверить состояние вставки 13 и/или заменить ее, и/или если необходимо проверить состояние ротора 3, включающего ударники 4.
На фиг.2-4 показан внешний вид реактора в соответствии с настоящим изобретением в его втором варианте осуществления. Основное отличие, по сравнению с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, заключается в том, что корпус дополнительно разделен на части, а именно, на первую, легкосъемную, часть 6а - также обеспеченную крышкой 7 - и вторую, остальную часть 6b, а отличие также состоит в том, что теперь на внутренней стороне первой части 6а имеется покрытие 13а из износостойкого материала, и соответственно, вставка 13 может быть опущена. Первая часть 6а, как и вторая часть 6b, обеспечены кольцеобразными стыковочными фланцами первого диаметра для общего болтового соединения. Первая часть 6а может быть легко снята, если необходимо проверить состояние покрытия 13а и/или заменить его, и/или если необходимо проверить состояние ротора 3, включающего ударники 4 (только два из которых показаны на фиг.3), и/или для проведения их обслуживания и/или замены. Данным несложным образом большая часть ротора 3 является легко доступной. Собственно крышка 7, как и ранее, может быть легко снята, но может также оставаться на первой части 6а при ее съеме. В корпусе 6, как и раньше, имеется внутренняя стенка 16, которая обеспечивает проход газа через центр упомянутой стенки во внутреннее/заднее пространство (не показано на чертеже) реакционной камеры 2, откуда газ может продолжать свое движение и выходить из реактора через одно из упомянутых выходных отверстий 9.
На фиг.4 показан внешний вид ротора 3. Роторный вал 5 снабжен шестью ударниками 4, при этом каждый ударник 4 состоит из фиксированной части 4а и шарнирно-сочлененной части 4b. Упомянутая шарнирно-сочлененная часть 4b вращается вокруг оси 14, которая лежит по существу параллельно основному направлению протяжения роторного вала 5. При вращении ротора 3 - против часовой стрелки на чертеже - шарнирно-сочлененная часть 4b имеет центр 15 тяжести, который лежит на первом радиусе r1 упомянутого ротора, в то же время ось 14 для вращения между шарнирно-сочлененной частью 4b и фиксированной частью 4а лежит на втором радиусе r2 упомянутого ротора, при этом упомянутый первый радиус r1 следует за упомянутым вторым радиусом r2 при вращении, т.е. упомянутый первый радиус r1 образует угол с упомянутым вторым радиусом r2. Для каждого ударника, в таком случае, возникает сила F2 в направлении вращения, которая пропорциональна:
- массе m упомянутой шарнирно-сочлененной части 4b ударника,
- перпендикулярному расстоянию l1, между упомянутым первым радиусом r1 и упомянутой осью вращения 14, и
- скорости v1 вращения, взятой перпендикулярно от упомянутого центра 15 тяжести, а также обратно пропорциональна
- эффективной длине 12 ударника, и
- радиусу r1 от центра упомянутого ротора до упомянутого центра тяжести.
Эффективной длиной 12 ударника называют перпендикулярное расстояние между силой F2 и упомянутой осью вращения 14. Сила F2 приложена в центральной точке (центре масс) вещества, собранного на молоточке, против которого сила F2 должна совершать работу.
Соответственно, необходимая мощность каждого ударника может быть вычислена и задана путем предварительной установки перечисленных выше параметров. Возникающий момент кручения будет удерживать каждый ударник в заранее заданном месте - вплотную к ограничителю для каждого ударника (не показаны на чертеже) - с помощью заданной силы F2, и если она будет превышена - вследствие слишком большого количества вещества, поданного в реактор или из-за более тяжелых примесей, попавших в реактор, то шарнирно-сочлененная часть 4b отгибается назад и пропускает материал до тех пор, пока равновесие сил не восстанавливается. Эта функция обеспечивает эффект выравнивания при штатной работе, а также защиту от повреждения, если, например, в перерабатываемое вещество попадут чужеродные объекты.
При эксплуатации реактора сырьевой материал вводят через одно или более соответствующих входных отверстий 8 в реакционную камеру 2, где его разлагают на составные части с помощью кинетической энергии ударников 4 ротора, а также кинетической энергии частиц, разбрасываемых вращательным движением ротора, а также тепловой энергии, формируемой трением между ударниками 4 и частицами сырьевого материала. Неорганические материалы в форме песка, катализаторов, стали, стекла и т.п. могут применяться для повышения трения и, соответственно, температуры. Упомянутые неорганические частицы благотворно влияют на процесс декомпозиции за счет того, что они имеют большую общую площадь контактной поверхности и функционируют как эффективный элемент теплообмена с исходным материалом, а также - как катализатор расщепления углеводородных полимеров и крупных углеводородных молекул. Углеводородные соединения, вода и другие органические материалы в настоящем устройстве переходят в газообразное состояние. Центробежные силы, формируемые ротором, отделяют газ от более тяжелых неорганических материалов, при этом упомянутый газ выводят из реактора в его центре, а более тяжелые частицы могут отводиться на периферии реактора, и в обоих случаях через выходные отверстия 9.
Настоящее изобретение не ограничено продемонстрированными в данном документе вариантами его осуществления и может модифицироваться в рамках приложенной формулы изобретения.