РЕАКТОР РОТОРНО-ВИХРЕВОГО ТИПА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
ROTARY-VORTEX TYPE REACTOR FOR PHYSICAL AND CHEMICAL PROCESSES

Изобретение относится к аппаратам, служащим для проведения физико-химических процессов, например, для активации, смешивания, гомогенизации, измельчения, обеззараживания, очистки сточных вод и может быть использовано, в частности, в химической, нефтехимической, пищевой, фармацевтической, строительной, металлургической промышленности и сельском хозяйстве.
Известно устройство для интенсификации технологических процессов в аппаратах вихревого слоя [Вершинин И.Н., Вершинин Н.П. Аппараты с вращающимся электромагнитным полем. (Установки активации процессов). Вопросы теории и практики. Сальск. 2007. 378 с., стр. 66] Устройство содержит трубчатую рабочую камеру - сердечник из немагнитного материала с охватывающим его индуктором вращающегося электромагнитного поля, и образованной внутри сердечника рабочей камерой с рабочими телами: иголками, шариками или плоскими пластинами. Причём, объём рабочих тел соответствует объёму рабочей камеры, для обеспечения эффективности работы. Перед рабочей камерой располагаются патрубки для подачи исходной среды на переработку, а за рабочей камерой располагаются патрубки для выхода, или отвода обработанной среды. Конструктивно, рабочая камера может выполняться горизонтальной, наклонной или вертикальной.
Недостатком известного технологического решения является невысокая эффективность работы, вследствие случайного или неуправляемого выноса рабочих тел из рабочей камеры вместе с обработанной среды.
Случайный вынос рабочих тел может происходить в случае несогласованной последовательности пуска и остановки индуктора и подачи обрабатываемой среды в рабочую камеру.
Наиболее близким к заявляемому объекту по своей сущности и достигаемому техническому результату, выбранным в качестве прототипа, является аппарат для проведения физико-химических процессов [Патент РФ № 2224589 С2. B01F 13/08 (2000.01). Аппарат для проведения физико-химических процессов. Заявка: 2002104541/15, 22.02.2002. Опубликовано: 27.02.2004 Бюл. № 6]. Аппарат содержит трубчатую камеру смешения из немагнитного материала со статорной обмоткой на ее наружной поверхности и размещенным внутри неё рабочим органом в виде неподвижного сердечника из магнитоактивного материала, заключенного в цилиндрическую оболочку из немагнитного и неэлектропроводящего материала. Оболочка снабжена средствами крепления и центрирования, а на торце оболочки закреплен сепаратор в виде перфорированной решетки.
С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: цилиндрический корпус, имеющий входной и выходной патрубки и соосно установленную камеру смешения из немагнитного материала со статорной обмоткой на наружной поверхности, заполненную рабочими частицами.
Недостатками указанного аппарата является невысокая эффективность работы, связанная с выносом ферромагнитных элементов из камеры смешения. Указанный недостаток обусловлен возможностью перекрытия ферромагнитными телами отверстий в перфорированной решётке, что влечет за собой снижение площади живого сечения отверстий перфорированной решётки, снижение производительности аппарата, повышение давления в рабочей камере, повышение сопротивления движению перерабатываемой смеси. Кроме того, выход ферромагнитных тел из камеры смешения аппарата вместе с вязкими перерабатываемыми смесями, средами оказывает разрушительное воздействие на насосное оборудование, установленное в технологической линии переработки продукта.
Задачей изобретения является повышение эффективности работы реактора роторно-вихревого типа и повышение качества готового продукта за счет технического результата, выражающегося в исключении нерегулируемого выхода ферромагнитных тел из камеры смешения вместе с вязкими средами и перерабатываемыми смесями.
Решение задачи обеспечивается за счет того, что реактор роторно-вихревого типа содержит цилиндрический корпус, связанный с входным и выходным патрубками. Соосно с корпусом, во внутренней его полости установлена камера смешения. Камера смешения выполнена из немагнитного материала со статорной обмоткой на наружной поверхности и заполнена рабочими частицами.
В предложенном решении камера смешения имеет технологический участок, в пределах длины статорной обмотки, с рабочими телами в виде ферромагнитных элементов. Камера сопряжена с входным и выходным патрубками, при этом выходной патрубок соединен с транспортной магистралью. На торце выходного патрубка жестко закреплен проходной магнитный ловитель ферромагнитных элементов, плоский магнит которого размещен внутри патрубка. Транспортная магистраль имеет участок отвода обработанной среды и снабжена контрольным тупиковым магнитным ловителем ферромагнитных элементов, размещенным в ее торце, перед участком отвода.
Размещение в торцевой части выходного патрубка проходного магнитного ловителя обеспечит отсутствие ферромагнитных элементов в обрабатываемой среде, поступающей в транспортную магистраль, что в дальнейшем повлияет на эффективность работы. Размещение контрольного тупикового магнитного ловителя в нижней части транспортной магистрали обеспечит остаточное удаление ферромагнитных элементов, что также влияет на эффективность работы и, как следствие, на качество готового продукта.
Таким образом, совокупность отличительных признаков предлагаемого решения обеспечит повышение эффективности работы реактора роторно-вихревого типа и повышение качества готового продукта.
Сущность заявляемого решения поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлена схема реактора роторно-вихревого типа;
на фиг. 2 представлена конструкция проходного магнитного ловителя.
Реактор роторно-вихревого типа (фиг.1) содержит цилиндрический корпус 1, жестко связанный с входным 2 и выходным 3 патрубками. Соосно корпусу 1, в его внутренней полости, установлена камера смешения 4, выполненная из немагнитного материала, например, из нержавеющей стали. Камера смешения 4 устанавливается таким образом, что ее торцы сопрягаются с входным 2 и выходным 3 патрубками. В средней части камеры смешения 4, на ее наружной поверхности, выполнена статорная обмотка 5, с образованием технологического участка 6, длиной - -, соответствующей длине участка камеры смешения 4, имеющего статорную обмотку. Таким образом, на  длине - - образован технологический участок 6, заполненный ферромагнитными элементами 7, например стальными иголками. В торцевой части выходного патрубка 3 жестко закреплен проходной магнитный ловитель 8 ферромагнитных тел, состоящий из фланца 9, держателя 10, хомута 11, магнита 12 и фиксатора 13. Плоский магнит 12, при этом, размещен во внутренней полости выходного патрубка. Фланец 9 проходного магнитного ловителя 8 крепится с помощью, например, болтового соединения, к ответному фланцу 14, жестко закрепленному на наружной поверхности выходного патрубка 3.
Кроме того, выходной патрубок 3 связан с транспортной магистралью 15, которая выполнена с отводом 16 обработанной среды. В транспортной магистрали 15, ниже участка отвода 16 обработанной среды располагается контрольный тупиковый магнитный ловитель 17, содержащий магнит 18, зафиксированный во внутренней части транспортной магистрали с помощью крышки 19 и фиксатора 20.
Работает реактор роторно-вихревого типа для проведения физико-химических процессов следующим образом.
При подаче напряжения на статорную обмотку 5, в пределах длины -- в камере смешения 4, заключенной в корпус 1 возникает вращающееся электромагнитное поле. Находящиеся внутри технологического участка 6 ферромагнитные элементы 7 под действием вращающегося электромагнитного поля начинают вращаться по кольцевой траектории в камере смешения 4. Каждая ферромагнитная частица при этом обладает достаточно высокой удельной энергией.
Через входной патрубок 2 по трубопроводам подаётся исходная среда, например, стоки свинокомплекса, на обработку в технологическом участке 6. На технологическом участке 6 встречаются поток среды, направленной на переработку вдоль осевой линии технологического участка 3, и движущийся перпендикулярно ему, поток быстровращающихся ферромагнитных элементов 7. При этом на обрабатываемую среду оказывается физико-химическое воздействие, заключающееся в ионообмене, окислении. Кроме того, протекают магнитострикционные и механострикционные процессы. Указанное воздействие изменяет обрабатываемую среду на молекулярном уровне и повышает скорость протекания процессов.
Обработанная таким образом среда перемещается (за счет постоянной подачи среды) из камеры смешения 4 в выходной патрубок 3. При переходе из выходного патрубка 3 в транспортную магистраль 15, обрабатываемая среда попадает в зону действия проходного магнитного  ловителя 8, находящегося в торцевой части выходного патрубка и закреплённого с помощью фланца 9, держателя 10, хомута 11. Фланец 9 проходного магнитного ловителя 8 крепится к ответному фланцу, жестко закрепленному на торце выходного патрубка 3. При этом ферромагнитные элементы 7 оседают на поверхности плоского магнита 12. Задержанные с помощью плоского магнита 12 ферромагнитные элементы периодически извлекаются посредством вскрытия фланца 9 и очистки плоского магнита 12. Расположенный в нижней части транспортной магистрали 15 контрольный тупиковый магнитный ловитель 17, включает в себя магнит 18 и закреплен с помощью крышки 19 и фиксатора 20. Контрольный тупиковый магнитный ловитель окончательно обеспечивает удержание ферромагнитных элементов, попадающих в транспортную магистраль 15, для исключения возможности попадания ферромагнитных элементов 7 вместе с обработанной средой в отвод 16 обработанной среды.
Таким образом, конструкция предложенного реактора роторно-вихревого типа для проведения физико-химических процессов обеспечивает решение поставленной задачи – повышение эффективности работы, заключающегося в устранении нерегулируемого выхода ферромагнитных тел из камеры смешения вместе с вязкими средами и перерабатываемыми смесями и повышение качества готового продукта.
Кроме того, исключение попадания ферромагнитных элементов обеспечивает повышение продолжительности срока службы технологических аппаратов, взаимодействующих с обработанной средой.