РЕАКТОР ВИХРЕВОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО СЛОЯ (РВЭС)

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к аппаратам для проведения химических процессов в движущемся слое катализатора, и предназначена для использования в химической и нефтехимической технологии.
Известен реактор для проведения процессов в кипящем слое, в котором корпус, выполненный из немагнитного и неэлектропроводного материала, помещен внутрь статора асинхронного электродвигателя с вращающимся магнитным полем. Перемешивание рабочей среды в реакторе осуществляется за счет вращения и перемещения под действием магнитного поля ферромагнитных частиц, помещенных в указанный аппарат (А.С. СССР №168264, М. кл. B01F 13/08, 1965 г.).
Недостатками указанного реактора являются отсутствие эффективного управления процессом в реакторе из-за низкой напряженности вращающегося магнитного поля в рабочей зоне, что особенно существенно проявляется по направлению от стенок к центру реактора, низкая удельная производительность реактора, а также ограниченность типов проводимых в указанном реакторе химических процессов.
Указанные недостатки обусловлены конструктивными признаками известного технического решения.
Наиболее близким к заявляемому объекту по своей сущности и достигаемому техническому результату является аппарат для проведения физико-химических процессов, содержащий заключенную в снабженный входным и выходным патрубками корпус, камеру смешения из двух коаксиально установленных в корпусе обечаек из немагнитного материала со статорной обмоткой, установленной на внешней обечайке в полости корпуса, заполненной жидкостью и соединенной с теплообменным устройством. В таком аппарате в полости корпуса может быть помещен змеевик, соединенный с входным патрубком аппарата, теплообменное устройство соединено с линией подачи обрабатываемой среды, а в камере смешения помещены частицы из магнитоактивного материала, являющиеся рабочим телом (патент РФ на полезную модель №112072 МПК 01J 19/00, 2012 г.).
Недостатками указанного аппарата является необходимость остановки физико-химического процесса для восполнения массы частиц из магнитоактивного материала, масса которых уменьшается вследствие износа при работе аппарата, что обуславливает низкую удельную производительность реактора.
Указанные недостатки также обусловлены конструктивными признаками известного технического решения.
Целью создания полезной модели является повышение производительности реактора за счет поддержания постоянной производительности за счет компенсации износа частиц из магнитоактивного материала путем их дозирования в камеру смешения без остановки работы реактора. Это дополнительно обеспечивает улучшение управляемости процессом.
Технический результат заключается в снижении эксплуатационных затрат и повышении производительности.
Технический результат полезной модели достигается тем, что в реакторе вихревого электромагнитного слоя (РВЭС), содержащем заключенную в снабженный входным и выходным патрубками корпус, камеру смешения из одной или нескольких коаксиально установленных в корпусе обечаек из немагнитного материала со статорной обмоткой, установленной на внешней обечайке в полости корпуса, причем полость корпуса со статорной обмоткой заполнена жидкостью и соединена с теплообменным устройством. При этом на входе в камеру смешения установлено шлюзовое устройство, соединенное с устройством для дозирования частиц из магнитоактивного материала.
Шлюзовое устройство может быть выполнено в виде приемной камеры соединенной с камерой смешения двумя последовательно установленными запорными органами, между которыми расположена промежуточная камера в виде участка трубопровода.
Устройство для дозирования частиц из магнитоактивного материала может быть выполнено в виде устройства для резки проволоки, соединенного со шлюзовым устройством лотком.
Устройство для резки проволоки на отрезки заданной длины может содержать последовательно установленные на станине разматыватель, тянущие ролики и механизм резки.
Лоток может быть установлен с возможностью изменения угла наклона.
Механизм резки может быть кинематически соединен с тянущими роликами.
Установка на входе в камеру смешения шлюзового устройства, соединенного с устройством для дозирования частиц из магнитоактивного материала обеспечивает повышение производительности реактора за счет поддержания производительности за счет компенсации износа частиц из магнитоактивного материала, которое происходит при работе реактора. Это достигается путем постоянного либо периодического дозирования частиц из магнитоактивного материала в камеру смешения. Таким образом, компенсация износа частиц из магнитоактивного материала дозированием в камеру смешения новых частиц обеспечивает постоянство потребляемой мощности, что не только дополнительно обеспечивает улучшение управляемости процессом, но и обеспечивает снижение эксплуатационных затрат и повышение производительности.
Выполнение шлюзового устройства в виде приемной камеры соединенной с камерой смешения двумя последовательно установленными запорными органами, между которыми расположена промежуточная камера в виде участка трубопровода, обеспечивает упрощение конструкции устройства и повышение надежности работы реактора, а также возможность дозирования частиц из магнитоактивного материала без остановки реактора, что способствует повышению производительности реактора. Это дополнительно обеспечивает улучшение управляемости процессом.
Выполнение устройства для дозирования частиц из магнитоактивного материала в виде устройства для резки стальной проволоки, соединенного со шлюзовым устройством лотком обеспечивает снижение затрат, связанных с изготовлением частиц из магнитоактивного материала и обеспечивает удобство дозирования.
Выполнение устройства для резки проволоки на отрезки заданной длины в виде последовательно установленных на станине разматывателя, тянущих роликов и механизма резки обеспечивает упрощение конструкции и улучшение управляемости процессом за счет возможности регулирования геометрических параметров (диаметра и длины) частиц из магнитоактивного материала в процессе работы реактора.
Установка лотка с возможностью изменения угла наклона позволяет согласовать работу дозатора с работой режущего устройства, т.е. подавать в реактор заданные порции частиц из магнитоактивного материала, что дополнительно обеспечивает улучшение управляемости процессом.
Кинематическое соединение механизма резки с тянущими роликами обеспечивает упрощение конструкции за счет сокращения количества автономных приводов.
По имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критерию “новизна”.
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность полезной модели, может быть многократно использована в производстве различных модификаций реакторов для проведения физико-химических процессов с получением технического результата, заключающегося в повышении эффективности их работы, обеспечиваемой качеством работы аппарата, а также увеличением производительности, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критерию “промышленная применимость”.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется примером конкретного выполнения, где
На фиг. 1 представлен вариант выполнения заявляемого аппарата с внешним холодильником и устройством для дозирования частиц из магнитоактивного материала.
На фиг. 2 представлено устройство для дозирования частиц из магнитоактивного материала.
На фиг. 3 показан вариант устройства для дозирования частиц из магнитоактивного материала, в котором лоток кинематически соединен с запорным органом приемной камеры, а устройство для резки проволоки содержит 10 подвижных ножей, что при синхронном вращении тянущих роликов и приводного диска обеспечивает отрезание кусков проволоки длиной 30 мм.
Перечень позиций, указанных на чертежах:
1. входной патрубок;
2. выходной патрубок;
3. корпус;
4. камера смешения;
5. обечайка;
6. статорная обмотка;
7. теплообменное устройство;
8. шлюзовое устройство;
9. устройство для дозирования частицы из магнитоактивного материала;
10. приемная камера;
11. запорный орган;
12. запорный орган;
13. промежуточная камера;
14. устройство для резки проволоки;
15. лоток;
16. станина;
17. разматыватель;
18. тянущий ролик;
19. неподвижный нож;
20. подвижный нож;
21. приводной диск;
22.бухта с проволокой.
Реактор вихревого электромагнитного слоя (РВЭС) содержит заключенную в снабженный входным 1 и выходным 2 патрубками корпус 3, камеру смешения 4 из одной или нескольких коаксиально установленных в корпусе обечаек 5 из немагнитного материала со статорной обмоткой 6, установленной на внешней обечайке в полости корпуса, причем полость корпуса со статорной обмоткой заполнена жидкостью и соединена с теплообменным устройством 7, при этом на входе в камеру смешения установлено шлюзовое устройство 8, соединенное с устройством для дозирования частиц из магнитоактивного материала 9. Шлюзовое устройство 8 выполнено в виде приемной камеры 10, соединенной с камерой смешения 4 двумя последовательно установленными запорными органами 11 и 12, между которыми расположена промежуточная камера 13 в виде участка трубопровода. Устройство для дозирования ферромагнитных частиц 9 выполнено в виде устройства для резки проволоки 14, соединенного с шлюзовым устройством лотком 15. Устройство для резки проволоки 14 на отрезки заданной длины содержит последовательно установленные на станине 16 разматыватель 17, тянущие ролики 18 и механизм резки в виде неподвижного ножа 19 в виде втулки и подвижного ножа 20, консольно закрепленного на приводном диске 21. На разматывателе 17 устанавливается бухта 22 из магнитоактивного материала - стальной проволоки диаметром от 1 до 3 мм. Лоток 15 установлен с возможностью изменения угла наклона и соединен с приводом (не показан).
Реактор работает следующим образом.
Показанный на фиг. 1 вариант аппарата предназначен для обработки как термолабильных, т.е. чувствительных к перегреву сред, так и сред, обрабатываемых при повышенных температурах. При подаче напряжения на статорную обмотку 6 в камере смешения 4 создается вращающееся магнитное поле. Под действием его частицы рабочего тела из магнитоактивного материала начинают двигаться внутри обечайки 5, вовлекая в движение обрабатываемую жидкость, либо сыпучий продукт, подаваемые в камеру смешения 4 через входной патрубок 1 и отводимые через выходной патрубок 2. Характер взаимодействия рабочего тела и обрабатываемой среды и его эффективность подробно изучены и описаны в технической литературе и хорошо известны специалистам. При работе статорной обмотки 6 выделяется тепло, которое отводится из корпуса 3 на теплообменное устройство 7.
При работе реактора происходит износ рабочего тела из магнитоактивного материала, что приводит к снижению величины магнитной индукции в камере смешения 4 и уменьшению производительности реактора. Восстановление производительности реактора производится компенсацией износа частиц из магнитоактивного материала путем дозированием в камеру смешения новых частиц. При снижении величины магнитной индукции до предельного значения включается устройство для резки проволоки 14 путем включения привода тянущих роликов 18 и приводного диска 21. При этом разматыватель 17 начинает вращаться относительно станины 16 и с бухты 22 проволока поступает в центральный канал неподвижного ножа 19. Выступающая из неподвижного ножа 19 проволока при вращении приводного диска 21 срезается подвижным ножом 20 и падает в лоток 15. Продолжительность работы устройства для резки проволоки 14 зависит от обрабатываемой среды и производительности реактора и ограничивается объемом Приемной камеры 10.
Для дозирования рабочих тел из магнитоактивного материала лоток 15 под собственным весом (как показано на фиг. 3), либо с помощью привода (не показан), из горизонтального переводится в наклонное положение и рабочие тела поступают в приемную камеру 10, из которой через открытый запорный орган 11 поступает в промежуточную камеру 13. Затем запорный орган 11 закрывается, лоток 15 переводится в горизонтальное положение либо ручкой запорного органа 11 (как показано на фиг. 3), либо с помощью привода., после чего открывается запорный орган 12 и рабочие тела из магнитоактивного материала - отрезки проволоки поступают в камеру смешения 4. Выше описана работа шлюзового устройства 8. Работа шлюзового устройства 8 и устройства для резки проволоки 14 может происходить либо поочередно, либо одновременно.
Таким образом обеспечивается компенсация износа частиц из магнитоактивного материала дозированием в камеру смешения новых частиц без остановки работы реактора, что обеспечивает постоянство потребляемой мощности, улучшение управляемости процессом, снижение эксплуатационных затрат и повышение производительности.