Электромеханический преобразователь с дискретной вторичной частью

Полезная модель относится к области обработки жидких сред интенсивным смешиванием и воздействием гидродинамической кавитации и может быть использована в различных сферах промышленности, в том числе для выполнения технологических процессов размалывания целлюлозного волокна.
Известен аппарат вихревого слоя, содержащий реакционную камеру в виде трубы из немагнитного материала, в рабочей зоне которой расположена сменная вставка с ферромагнитными частицами. Труба размещена в осевом канале индуктора. Индуктор снаружи имеет обечайку. Труба фиксируется в его осевом канале при помощи установочных винтов. Индуктор с трубой заключен в кожух, соединенный с крышками через уплотнения. На крышке есть патрубок подвода среды. Крышка снабжена патрубком для подвода охлаждающей среды, сообщенным с коллектором. Между обечайкой и кожухом образован кольцевой зазор. Стенка коллектора, обращенная к индуктору, имеет кольцевую проточку, в которой плотно установлен торец обечайки. По обе стороны проточки выполнены отверстия для подвода среды. Питание индуктора производится через токоввод, энергия к которому поступает от блока управления (Патент RU № 2072257, МПК B04F 13/08, опубл. 1997.01.27).
Недостатком устройства является невозможность создания гидродинамической кавитации ввиду использования в рабочем процессе обработки жидких сред большой плотности ферромагнитных элементов в рабочей камере устройства.
Известно индукционное устройство смешивания и активации жидкой среды (Патент RU 169608, МПК B01F 13/08, опубл. 24.03.2017), включающее индуктор, рабочую камеру, набор ферромагнитных элементов, отличающееся тем, что на внутренней стороне индуктора равномерно по окружности располагаются двенадцать полюсов с катушечной обмоткой, а каждая фаза катушечной обмотки состоит из двух полуобмоток, расположенных на диаметрально противоположных полюсах индуктора и встречно соединенных, ферромагнитные элементы выполнены в виде обоюдоострых стержней. Технологический процесс по смешиванию жидких материалов осуществляется создаваемой движущейся по всему объему рабочей камеры под воздействием внешнего электромагнитного поля большой совокупностью ферромагнитных элементов гидродинамической кавитацией.
Недостатком вышеуказанного устройства является нестабильное кавитационное облако из-за геометрических характеристик ферромагнитных элементов, представляющих вторичную дискретную часть, создающих гидродинамическую кавитацию только при узком диапазоне скорости движения.
общ
1
2
3
n
общ
1
1
1
2
2
2
3
3
3
n
n
n
1
2
3
n
1
1
2
2
3
3
n
n
Известен аппарат вихревого слоя (патент RU 2342987, МПК B01F 13/08, публ. 10.01.2009), принятый за прототип. Задачей предлагаемого технического решения является увеличение спектра значений энергии взаимодействия ферромагнитных частиц за счет одновременного использования в работе ферромагнитных частиц с различными геометрическими характеристиками, длиной и сечения. При этом выбор стержней разных размеров производится из следующего соотношения: N=N+N+N+…+N, где N - общее число ферромагнитных части сменной вставки, N - число частиц с длиной L и диаметром d, N - число частиц с длиной L и диаметром d, N - число частиц с длиной L и диаметром d, N - число частиц с длиной L и диаметром d, причем N<N<N<N, l/d>l/d>l/d>l/d.
Недостатком данного решения является использование в процессе обработки энергии соударений как основного энергетического воздействия. Исходя из этого выбирались оптимальные геометрические характеристики ферромагнитных частиц.
Технической задачей данного предлагаемого технического решения является повышение стабильности создаваемого кавитационного облака, как наиболее эффективного энергетического воздействия, за счет подбора оптимальных геометрических параметров ферромагнитных элементов.
Задача решается тем, что в электромеханическом преобразователе с дискретной вторичной частью, содержащем индуктор, имеющий осевой канал, в котором с зазором к стенкам канала располагается рабочая камера в виде трубы, имеющей сменную вставку с ферромагнитными элементам, выполненными в виде обоюдоострых стержней с соотношением длины к диаметру, равным 8, причем на внутренней стороне многофазного индуктора равномерно по окружности располагается сосредоточенная катушечная обмотка, катушки которой не связаны электрически между собой.
3
3
Максимальный контактный импульс достигается при ударе элементов с отношением длины к ширине в диапазоне (l/d) от 10 до 12 и плотностью ферромагнитных элементов в рабочей камере около 0,5 кг/м. При этом превышение плотности ферромагнитных элементов свыше 0,2 кг/м нецелесообразно из-за уменьшающегося эффекта гидродинамической кавитации. Повышение концентрации ферромагнитных элементов, оказывающих значительное влияние на характер электромагнитного поля в индукторе, при определенном критическом значении может привести к значительному снижению эффективности кавитационных процессов. Этот эффект объясняется тем, что при повышении концентрации ферромагнитных элементов в рабочей камере свободная длина каждого элемента по отдельности значительно уменьшается, уменьшая общую энергию, излучаемую при гидродинамической кавитации. Наиболее оптимальными геометрическими параметрами элементов вторичной дискретной части для создания кавитации в жидкости являются обоюдоострый стержень с суперкавитирующим профилем и соотношение длины относительно к диаметру, равное 8:1. Отношение длины к диаметру элемента вторичной дискретной части уменьшено до 8 по причине необходимости повышения стабильности создаваемого кавитационного облака, как наиболее эффективного энергетического воздействия, за счет подбора оптимальных геометрических параметров ферромагнитных элементов.
Работает устройство следующим образом.
Сосредоточенная катушечная обмотка расположена на полюсах индуктора и подключена к блоку управления, осуществляющему возбуждение соответствующих катушек. Возбуждение сосредоточенных катушек, реализуемых с пониженной частотой, динамически изменяемой в зависимости, как от выбранного алгоритма переключения, так и от характеристик обрабатываемого сырья, заставляет большую совокупность ферромагнитных элементов поочередно притягиваться к возбужденным катушкам. Чередование коммутирующих катушечных обмоток обеспечивает интенсивное движение ферромагинитных элементов по объему рабочей камеры, тем самым осуществляя обработку жидкого материала в рабочей камере.