УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В РАЗНОФАЗНОЙ СРЕДЕ

Полезная модель относится к области физико-химических технологий и наиболее эффективно может быть использовано для получения гомогенных (тонкодисперсных) эмульсий из несмешивающихся жидкостей.
Известно устройство для осуществления физико-химических превращений в разнофазной среде, состоящее из основания в виде массивной опорной плиты, на которой установлен реактор цилиндрической формы, снабженный входным и выходным патрубками для подачи и выпуска смешиваемых жидких сред. Рабочая часть реактора представлена рядом чередующихся неподвижных и подвижных дисков, в совокупности образующих проточный канал в виде лабиринта. Неподвижные диски связаны с корпусом реактора, а подвижные - связаны со штоком, который, в свою очередь, соединены с якорем электромагнитного двигателя, статор которого зафиксирован на металлоконструкции основания. Якорь опирается на упругую систему, образованную в виде набора витых пружин, опирающихся на конструктивный элемент основания [Патент РФ №2215575, кл. B01P 11/00].
Основным недостатком прототипа является сложность настройки устройства на функционирование в резонансном режиме, что является следствием того, что все системы и узлы смонтированы на жесткой конструкции основания без возможности взаимного регулировочного перемещения.
Таким образом, задачей полезной модели является упрощение процесса настройки устройства на резонансный режим и облегчение сборочных работ.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве, состоящем из основания, цилиндрического реактора, содержащего ряд чередующихся неподвижных и подвижных дисков, последние из которых связаны с якорем электромагнитного двигателя, взаимодействующего с упругой системой, образованной пружинами. Основание снабжено вертикальными направляющими стойками, на которых смонтированы с возможностью перемещения реактор, электромагнитный двигатель и упругая система. При этом последняя включает три параллельно расположенных диска, внешние из которых связаны со стойками, а внутренний - с якорем. Внутренний диск взаимодействует с внешними дисками через пружины.
На чертеже, прилагаемом к описанию, дано схематическое изображение общего вида предлагаемого устройства.
Устройство для осуществления физико-химических превращений в разнофазной среде включает основание 1 в виде массивной плиты, на которой закреплены четыре направляющие стойки 2, выполненные в виде толстостенных труб, снабженных метрической резьбой по всей длине. Реактор 3 выполнен в виде цилиндрической емкости с верхней 4 и нижней 5 крышками, каждая из которых снабжена патрубком 6, предназначенными для впуска и выпуска реакционных сред. Нижняя крышка 5 имеет фланец, выходящий за габарит реактора 3, с четырьмя отверстиями для стоек 2. Фиксация реактора 3 осуществляется с помощью гаек 7. В реакторе 3 установлен ряд чередующихся неподвижных 8 и подвижных 9 дисков. Последние посредством штока 10 связаны с якорем 11 электромагнитного двигателя, статор 12 которого посредством фланца 13, снабженного отверстиями, связан со стойками 2 с помощью гаек 14. Между якорем 11 и реактором 3 на стойках 2 смонтированы три параллельных диска: внешние - 15 и внутренний - 16. Внешние диски фиксируются на стойках 2 с помощью гаек 17, а внутренний диск закреплен на штоке 10 на равном расстоянии от внешних дисков. В промежутках между дисками установлены пружины 18, в совокупности образующие упругую систему устройства.
Работает устройство следующим образом.
Через верхний патрубок 6 в реактор вводятся среды, подлежащие перемешиванию, которое сопровождается соответствующими физико-химическими превращениями (реакциями). В момент введения сред в реактор включают электромагнитный двигатель, якорь 11 которого совершает колебательные движения с заданной частотой и амплитудой, которые, в конечном итоге, определяют свойства будущего конечного продукта. Колебательные движения якоря 11 через шток 10 передаются на подвижные диски 9, которые перемещаются между неподвижными дисками 8, изменяя объем пространства между дисками. Это вызывает попеременное растяжение и сжатие сред, находящихся между дисками, их турбулизацию и возбуждение в средах кавитационных пузырьков. Все это способствует активации сред и интенсификации физико-химических превращений. Для снижения энергоемкости процесса перемешивания, расчетным путем определяют частоту собственных колебаний подвижной части устройства и присоединенной реакционной массы, а затем, в процессе работы устройства путем заневоливания или разневоливания пружин 18 упругой системы, за счет перемещения внешних дисков 15 относительно внутреннего диска 16, осуществляют корректировку собственной частоты подвижной части устройства, приближая ее к фиксированной частоте вынуждающей силы, развиваемой якорем 11, добиваясь резонансного режима работы устройства, устраняя, таким образом, инерционные силы, преодоление которых требует значительных энергозатрат.
Размещение на направляющих стойках с возможностью перемещения основных узлов устройства значительно облегчает сборку последнего и осуществление различного рода регулировок, например, установку расстояния между подвижными и неподвижными дисками в реакторе, регулирование магнитного зазора между якорем и статором электромагнитного двигателя и т.п.
Испытания опытного образца полностью подтвердили прогнозируемый результат.