МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ МОДУЛЬ Российский патент 2013 года по МПК B01J19/18 B01F5/22 

Настоящее изобретение относится к многофункциональному модулю, узлам, используемым в многофункциональном модуле, способу работы многофункционального модуля и применению многофункционального модуля.

Область техники

Вращающиеся реакторы и т.д. необычны в производственных процессах, хотя существует несколько патентов, описывающих вращающиеся диски. Вращающиеся дисковые реакторы, описанные патентами, часто сложны и непригодны для полномасштабных или опытных производственных процессов. Согласно технологии используется центробежная сила, которая требует очень точной конструкции и высоких требований к деталям и материалам, которые также будут более очевидными, когда сложные химические реакции будут применяться в технических средствах. Таким образом, одна проблема, решаемая настоящим изобретением, состоит в том, как проектировать модуль вращающегося дискового реактора, который будет удовлетворять таким критериям, как смешивание несмешивающихся текучих сред, высокая производительность, разделение продуктов и т.д. Другая проблема состоит в очистке реактора и, таким образом, в доступности внутреннего пространства реактора. Еще одна проблема состоит в том, как достигнуть многофункциональности модуля вращающегося дискового реактора.

Описание изобретения

Соответственно, настоящее изобретение предлагает решение вышеупомянутых технических проблем посредством получения вращающегося многофункционального модуля или многофункционального модуля, который содержит один или более узлов, выбранных из группы, состоящей из реакторных узлов, фильтрующих узлов, мембранных узлов, реакторно-сепарационных узлов, осветлительных узлов, очистных узлов, экстракционных узлов, контакторных узлов и смесительных узлов и т.д. Вращающийся многофункциональный модуль должен иметь, по меньшей мере, один узел, имеющий элемент, который вращается вокруг оси. Узлы многофункционального модуля могут быть соединены друг с другом параллельно или последовательно или и параллельно, и последовательно. Модуль может иметь один или более входов и один или более выходов, и модуль также может содержать основание для узлов. Основание может иметь соединения между узлами, объединенными в основании, или соединения между узлами могут находиться между узлами над основанием. Покрытие или кожух может покрывать основание и узлы, оставляя входы и выходы для соединения со средствами подачи и накопителями конечного продукта за пределами покрытия или кожуха.

Совместные операции узлов, выполняемые модулем, могут быть комбинацией смешивания, дозирования, реакции, разделения и т.д., или модуль может быть комбинацией узлов в рамках одной совместной операции и, таким образом, модуль может, например, разделять различные фракции смеси внутри модуля, имеющего различные разделительные узлы. Модуль согласно изобретению может в качестве альтернативы выполнять одноэтапный или многоэтапный синтез, таким образом, представляя собой комбинацию реакторных узлов и разделительных узлов и т.д. Вращающийся многофункциональный модуль, соответствующий изобретению, содержит узлы, работающие в различных режимах, например реакторный узел внутри модуля облегчает контакт между реагентами, с которыми может происходить реакция. Фильтрующий узел представляет собой узел, в котором одним из компонентов является фильтр, и мембранный узел является подобным узлом. В фильтрующем узле или мембранном узле частицы или молекулы отделяются от текучих сред. В реакторно-сепараторном узле происходят реакции, а также разделение смеси продуктов. Осветлительный узел представляет собой узел, в котором жидкость очищается от частиц или пульпы, и очистной узел очищает, например, текучую среду. Экстракционный узел облегчает извлечение, например, веществ из одной текучей среды для передачи в другую, или извлечение может производиться для подачи в газ или из газа, или в жидкость, или из жидкости. Контакторный узел может быть уплотненным слоем или псевдоожиженным слоем. Смесительный узел, например, может смешивать две несмешивающиеся текучие среды для получения, например, эмульсии или дисперсии, но другие типы смешивания также могут быть получены в смесительном узле.

Узлы многофункционального модуля согласно настоящему изобретению могут иметь, по меньшей мере, один элемент, имеющий поверхность, причем указанная поверхность вращается с элементом. Упомянутая поверхность является поверхностью, на которой происходит операция, и, таким образом, поверхность здесь называется рабочей поверхностью или просто поверхностью. Операции могут представлять собой смешивание, реакцию, разделение и т.д. Вращающийся элемент может быть элементом любого типа, который вращается вокруг оси, при этом элемент может быть диском, например таким, как плоский диск, названный здесь Т-образным диском. Другой пример представляет собой конусообразный диск, который является конусом с открытым концом, обращенным вверх, и далее называется Y-образным диском. Еще один тип вращающегося элемента представляет собой более сложную конструкцию с усиленными поверхностями, с двумя горизонтальными поверхностями, отделенными множеством стенок, которые окружают ось вращения и которые, расходясь, проходят от одной горизонтальной поверхности к противоположной горизонтальной поверхности, при этом элемент этого типа далее называется Z-образным диском. Еще один тип элемента представляет собой Δ-образный диск, который имеет форму перевернутого конуса с меньшим концом, обращенным вверх, при этом элемент этого типа далее называется Δ-образным диском. Вращающийся элемент согласно изобретению, таким образом, может быть выбран из группы, состоящей из Т-образных дисков, Y-образных дисков, Z-образных дисков и Δ-образных дисков. Рабочая поверхность вращающегося элемента может находиться на внешних поверхностях Т-образных дисков, Y-образных дисков, Z-образных дисков или Δ-образных дисков, или рабочая поверхность может быть объединена с элементом в форме одного или более каналов. Элемент вращается вокруг оси в ходе работы и действует за счет центробежной силы, таким образом, вызывая перемещение продуктов, смешивание продуктов, разделение компонентов и т.д. и может быть выполнен на многих уровнях и соединениях внутри дисков или между дисками. Центробежная сила перемещает более тяжелые компоненты от центра элемента к круговой кромке или только в пределах части расстояния до кромки элемента. Количество оборотов, с которыми вращается элемент, может быть отрегулировано для оптимизации расчетной операции. Одна или более камер вращаются совместно с вращающимся элементом и собирают материалы из элемента. Камеры могут окружать круговую кромку элемента, или камера может находиться ниже круговой кромки элемента, или камера может проходить выше круговой кромки элемента, или камера может находиться у круговой кромки элемента. Внутри камеры может быть расположен статор против вращающегося элемента. Камеры могут быть собирающими камерами, имеющими одно или более собирающих устройств, которые могут быть собирающими дисками, собирающими трубками или собирающими каналами или их комбинациями. Собирающий канал может быть закрыт или открыт, и собирающие устройства расположены к камере таким образом, чтобы устанавливать поверхность текучих сред в камере на определенном уровне внутри вращающейся собирающей камеры. Собирающие устройства могут быть соединены с собирающими камерами снизу и, таким образом, позволяют выводить текучие среды под действием силы тяжести. Подача текучих сред к каналам внутри диска также может быть обеспечена совместно с собирающей трубкой, при этом такое устройство позволяет подавать текучие среды на различных уровнях внутри диска, имеющего несколько слоев каналов внутри диска. Подающая собирающая трубка состоит из двух трубок, одна из которых предназначена для направления текучих сред в канал и одна для установления поверхности текучей среды на заданном уровне во входном отсеке диска.

Один или более собирающих дисков могут быть отцентрированы на оси вращающегося элемента, выводящего текучие среды, которые находятся близко к центру поверхности, или собирающий диск может иметь радиус, соответствующий вращающемуся элементу, и собирающий диск может быть статором, который расположен против вращающегося элемента. Собирающие диски могут иметь любой диаметр в зависимости от фракции текучих сред, которые должны выводиться из вращающихся дисков. Текучие среды, таким образом, могут накачиваться через ось статора или вращающегося элемента собирающими дисками.

Модуль, соответствующий настоящему изобретению, также может содержать один или более статических сепараторов, соединенных с узлами, имеющими вращающиеся элементы. Статические сепараторы могут быть соединены в узлы параллельно или последовательно или и параллельно, и последовательно с узлами внутри модуля. Согласно этому модуль может состоять из одного или более узлов, имеющих вращающиеся элементы и один или более статических сепараторов. Статические сепараторы могут быть выбраны из отстойников, циклонов, коагуляторов, контракторов, фильтров, мембран и т.п. Один или более высокоскоростных сепараторов или одна или более декантирующих центрифуг или их комбинации могут быть соединены узлами параллельно или последовательно или и параллельно, и последовательно с узлами внутри модуля. В таком случае модуль может быть комбинацией узлов, имеющих вращающиеся элементы совместно с любыми комбинациями статических сепараторов, высокоскоростных сепараторов и декантирующих центрифуг.

Настоящее изобретение относится также к реакторному узлу или смесительному узлу. Реакторный узел или смесительный узел содержит, по меньшей мере, один вращающийся элемент, имеющий поверхность, причем поверхность вращается с элементом и элемент выбран из группы, состоящей из Т-образных дисков, Y-образных дисков, Z-образных дисков и Δ-образных дисков. Вращающийся элемент узла вращается вокруг оси, заставляя узел работать под действием центробежной силы. Реакторный узел или смесительный узел также содержит один или более входов для текучей среды, расположенных выше элемента в центре диска у оси или в пределах радиального расстояния от центра диска, при этом текучие среды смешиваются или вступают в реакцию или перемещаются или совершают эти действия в комбинации благодаря радиальной скорости к круговой кромке элемента. Узел содержит также одну или больше камер для текучей среды, вращающихся совместно с элементом. Камеры могут окружать круговую кромку элемента, или камеры могут находиться ниже круговой кромки элемента, или камеры могут находиться над круговой кромкой элемента, или камеры могут быть у круговой кромки элемента.

Реакторный узел или смесительный узел может содержать один или более входов для текучей среды в центре диска у оси, направляющих текучие среды в каналы внутри вращающегося элемента. Каналы внутри диски проходят от центра к окружности в радиальном направлении и направляют поступающие текучие среды к круговой кромке. Один или более каналов могут сообщаться друг с другом в одной или более точек соединения, позволяя двум или больше текучим средам смешиваться и/или вступать в реакцию друг с другом. Каналы могут быть расположены на нескольких уровнях в диске. Каналы различных уровней могут быть соединены для нагнетания двух или больше текучих сред для смешивания и/или реакции друг с другом. Два или больше каналов на одном уровне могут быть соединены таким образом, что две или больше текучих сред могут смешиваться и/или вступать в реакцию друг с другом.

Настоящее изобретение относится также к фильтрующему узлу или мембранному узлу, содержащему, по меньшей мере, один элемент, имеющий поверхность, причем поверхность вращается с элементом, и элемент выбирают из группы, состоящей из Т-образных дисков, Y-образных дисков, Z-образных дисков и Δ-образных дисков. Элемент вращается вокруг оси, вызывая работу узла под действием центробежной силы, и элемент содержит, по меньшей мере, два отсека, разделенных мембраной или фильтром или обоими этими средствами. Один или более входов для текучей среды прикреплены выше поверхности диска в центре диска на оси или в пределах радиального расстояния от центра, и часть текучих сред проходит через фильтр или проходит через мембрану и переносится радиальной скоростью к круговой кромке. Фильтрующий узел или мембранный узел также содержит одну или больше камер для текучей среды, вращающихся совместно с элементом. Камеры могут окружать круговую кромку элемента, или камеры могут быть расположены ниже круговой кромки элемента, или камеры могут быть расположены над круговой кромкой элемента, или камеры могут быть расположены у круговой кромки элемента.

Указанные выше камеры для текучей среды могут представлять собой собирающие камеры, имеющие один или более собирающих дисков, собирающих трубок или собирающих каналов или их комбинаций, расположенных относительно поверхности текучих сред внутри одной или более собирающих камер. Собирающий канал может быть закрыт или открыт. Собирающие диски, трубы или каналы могут быть устроены так, чтобы выводить текучие среды из камер в один или более выходов в радиальном направлении от элемента, в один или более выходов ниже элемента или в один или более выходов выше элемента, или через ось вверх или вниз или в их комбинации.

Настоящее изобретение относится также к узлу реактор Δ-сепаратора, содержащему, по меньшей мере, один элемент, имеющий поверхность, которая вращается с элементом, и элемент выбирают из группы, состоящей из Т-образных дисков, Y-образных дисков, Z-образных дисков и Δ-образных дисков. Реакторно-сепараторный элемент вращается вокруг оси, вызывая работу узла под действием центробежной силы. Узел также может содержать один или более входов для текучей среды выше дисков, но входы также могут быть ниже диска. Реакторно-сепараторный узел содержит одну или более собирающих камер, имеющих собирающие трубки, причем собирающие камеры вращаются совместно с элементами. Собирающие трубки, соединенные с камерами, устанавливают уровень поверхности текучих сред в камерах. Вращающиеся элементы и вращающиеся совместно камеры расположены на одной оси с центробежным сепаратором, который может быть сепаратором любого типа и может быть расположен выше, ниже или вокруг вращающихся элементов и вращающихся совместно камер. Вращающийся элемент и вращающаяся совместно камера могут быть отцентрированы на одной оси с центробежным барабаном, имеющим пакет сепарационных дисков внутри центробежного ротора. Центробежный ротор с пакетом сепарационных дисков может быть отцентрирован ниже или выше элемента на одной оси. Пакет сепарационных дисков и центробежный ротор вращаются совместно с элементом и собирающими камерами. По меньшей мере, одна из собирающих трубок или один из собирающих каналов могут быть соединены между, по меньшей мере, одной из собирающих камер и центробежным ротором, направляя текучие среды в центробежный ротор.

Настоящее изобретение относится также с экстракционному узлу, содержащему, по меньшей мере, один элемент, имеющий поверхность, причем поверхность вращается с элементом и элемент выбирают из группы, состоящей из Т-образных дисков, Y-образных дисков, Z-образных дисков и Δ-образных дисков. Экстракционный узел вращается вокруг оси, что вызывает работу узла под действием центробежной силы. Экстракционный узел содержит одну или более собирающих камер, имеющих собирающие трубки, причем собирающие камеры вращаются совместно с элементами. Входы для текучей среды и газа или жидкостей устроены так, что потоки являются прямоточными или противоточными через узел. Центробежный ротор может иметь центробежный барабан и пакет сепарационных дисков на одной оси с вращающимся элементом и вращающимися совместно камерами. Центробежный ротор может окружать вращающийся элемент, находясь над вращающимся элементом или под ним. Сепарационные диски могут, таким образом, окружать вращающийся элемент и вращающуюся совместно камеру, или сепарационные диски могут быть ниже или выше вращающегося элемента. Собирающая трубка или собирающий диск могут передавать текучие среды в центробежный барабан от вращающегося элемента, имеющего вращающуюся совместно камеру.

Указанные выше узлы могут иметь пластину или экран, отцентрированный на оси элемента, прикрепленного для закрывания поверхности элемента или прикрепленного с одинаковой протяженностью с поверхностью элемента, оставляя промежуток между пластиной или экраном и вращающимся элементом. Пластина или экран могут быть неподвижными или могут вращаться с частотой оборотов, отличающейся от частоты оборотов вращающегося элемента, и пластина или экран могут вращаться совместно с вращающимся элементом или вращаться в противоположном направлении относительно вращающегося элемента. Экран или пластина могут совершать теплообмен при помощи теплообменных текучих сред. Собирающий диск может выпускать текучие среды через выход у оси неподвижной пластины или неподвижного экрана, или с входом может быть соединен насос для откачивания текучих сред через выход у оси.

Указанные выше вращающиеся элементы, то есть диски, соответствующие изобретению, могут быть закрыты корпусом, и корпус может быть снабжен входами и выходами для текучих сред, таких как жидкостная текучая среда, золи, газы, псевдоожиженные частицы и т.д. Корпус может быть уплотнен для содержания газообразных сред. Узлы также могут быть герметичными. Газонепроницаемые прокладки могут уплотнять части и вращающуюся ось в переходных районах между различными частями.

По меньшей мере, одна поверхность элементов или, по меньшей мере, часть поверхности элементов, соответствующих настоящему изобретению, может быть покрыта одним или более катализаторов.

Далее настоящее изобретение будет описано со ссылками на фигуры. Фиг.1-15 представляют только примеры вариантов осуществления изобретения, поясняющие изобретение и не ограничивающие объем изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - вращающийся модуль согласно изобретению.

Фиг.2 - Т-образный диск согласно изобретению.

Фиг.3 - Т-образный диск со статором согласно изобретению.

Фиг.4 - вход в Т-образный диск, имеющий каналы согласно изобретению.

Фиг.5 - другой вид Т-образного диска, имеющего каналы.

Фиг.6 - другой вид Т-образного диска, имеющего каналы.

Фиг.7 - мембрана или фильтрующий узел согласно изобретению.

Фиг.8 - Δ-образный диск внутри центробежного сепаратора согласно изобретению.

Фиг.9 - другой Δ-образный диск внутри центробежного сепаратора согласно изобретению.

Фиг.10 - узел Δ-образного диска согласно изобретению.

Фиг.11 - герметичный узел согласно изобретению.

Фиг.12 - другой герметичный узел согласно изобретению.

Фиг.13 - Z-образный диск согласно изобретению.

Фиг.14 - Y-образный диск согласно изобретению.

Фиг.15 - подробный вид собирающей трубки, расположенной под Т-образным диском согласно изобретению.

Подробное описание чертежей

На фиг.1 показан многофункциональный модуль, имеющий четыре узла 1, причем узлы могут иметь различные размеры, могут быть предназначены для операций различных типов и т.д. Модуль может иметь узлы 1, выбранные из узлов, имеющих вращающиеся элементы, то есть диски, соответствующие изобретению, статические сепараторы, высокоскоростные сепараторы или декантирующие центрифуги. На фиг.1 узлы находятся под кожухом 2 на основании 3. Подача 4 в модуль и линия 5 для продукта из модуля показаны на фигуре, показывающей, что технологический модуль непрерывен. То, как узлы конфигурированы в модулях, зависит от пространства, типа операций и последовательности операций, причем узлы могут быть соединены последовательно и, таким образом, узлы могут располагаться в ряд, или узлы могут быть размещены на площади, что показано на фигуре. Комбинация узлов, соединенных последовательно и параллельно друг другу, является одной альтернативой модулю, показанному на фиг.1, при этом другой альтернативой может быть параллельное соединение узлов. Все узлы в модуле могут быть "вращающимися" или могут иметь части, которые вращаются вокруг оси, или некоторые из узлов могут быть неподвижными узлами.

На фиг.2 показаны два устройства согласно изобретению, причем на фиг.2 два различных устройства показаны на фигуре по одному на каждой стороне от оси, то есть 6А+В. А и В представляют два различных типа устройств, но А и В представляют также два различных входа подачи реагентов, которые будут взаимодействовать друг с другом и формировать продукт С. На стороне А устройства расположен статор 7 над Т-образным диском 8. Статор 7 и Т-образный диск 8 расположены так, что между статором 7 и Т-образным диском 8 расположен промежуток для получения пространства для реакций. Движение текучей среды, создаваемое статором 7 и диском 8, может способствовать улучшению движения текучей среды для улучшения реакции между различными компонентами из средств подачи. На стороне В устройство не имеет статора, оставляя открытую реакционную поверхность. Подача реагентов А и В представляет собой впуск в центре Т-образного диска 8, но реагенты также могут впускаться в пределах части радиального расстояния от центра, при этом реагенты начинают реагировать и смешиваться и формировать пленку или слой на поверхности диска. Реагенты и продукты передаются центробежной силой к кромке диска, где камера 9 собирает материал. Количество оборотов, с которыми вращается диск, зависит от различных свойств, таких как вязкость реакционной смеси, время реакции и т.д. Камера 9 вращается совместно с Т-образным диском 8. На фиг.2 диск представляет собой диск, прикрепленный к валу 10, но согласно изобретению также предусматривается, что диск 8 не присоединен к валу и вместо этого диск может быть установлен на камере 9, причем камера соединена с движущей силой двигателя согласно этому варианту и этот вариант не показан на фигуре. Собирающая трубка 11 соединена ниже диска с камерой 9 для перемещения смеси продуктов С из камеры 9. Согласно этому расположению собирающей трубки 11, можно перемещать С посредством силы тяжести из камеры 9. Динамическое давление вытесняет текучие среды из камеры.

На фиг.3 показан узел, имеющий Т-образный диск с вращающейся совместно камерой для продуктов. Обрабатываемая смесь перемещается собирающим диском 12 от вращающейся совместно камеры согласно этому варианту изобретения, и обрабатываемая смесь, в таком случае, откачивается через вал 13 статора. Корпус 14 закрывает диск от окружающей среды, из которой может быть добавлен газ. На фиг.3 также показано, как передается теплота к узлам и от них теплообменным текучим средам. Теплообменные текучие среды передаются каналами 15 посредством вращающегося вала 16 снизу к обрабатывающей поверхности диска 8. Диск 8 согласно этому варианту не прикреплен к вращающемуся валу 16, и вместо этого диск 8 прикреплен к совместно вращающейся камере. Статор 7, который может быть собирающим диском, но не необязательно, присоединен к валу 13 статора.

На фиг.4, 5 и 6 показан Т-образный диск, имеющий соединенные обрабатывающие каналы 17. Входы 18 вводят технологические текучие среды в каналы 17. На фиг.4 собирающая трубка 19 поддерживает уровень поверхности в канале 20 для технологических текучих сред, соединенном с каналами 17. На фиг.6 показаны выходные трубки 21, выводящие продукты процесса из вращающихся совместно камер внутри диска, которые не показаны подробно на фиг.6.

На фиг.7 показан фильтрующий или мембранный узел согласно изобретению. Технологические текучие среды вводят в камеру 22, в которой фильтр 23 или мембрана 23 делит камеру 22 на два отсека. Технологические текучие среды разделяются, проходя через фильтр или мембрану, и концентрат и фильтрат или пермеат перемещаются центробежной силой, накапливаясь в совместно вращающихся камерах, не показанных подробно на фиг.7. Собирающая трубка 24 передает концентрат из вращающейся совместно камеры, предназначенной для накопления концентрата, вверх через вал 13 статора. Фильтрат или пермеат передаются собирающей трубкой 25 вверх через вал 13 статора. Собирающая трубка или собирающий диск будут накачивать и концентрат, и фильтрат/пермеат через вал статора. Согласно одному альтернативному варианту собирающие диски могут заменять одну или обе собирающие трубки 24 и 25.

На фиг.8 показан Δ-образный диск 26 внутри центробежного барабана 27 согласно изобретению. Этот вариант выполнен без экстрактора. Входы 28 для технологических текучих сред отцентрированы на валу статора, подавая технологические текучие сред в пространство между Δ-образным диском 26 и корпусом 29 ротора. Технологические текучие среды вступают в реакцию друг с другом, и смесь продуктов перемещается по поверхности Δ-образного диска 26, накапливаясь в совместно вращающейся камере 30, которая согласно этому варианту осуществления изобретения является центробежным барабаном 27. Внутри центробежного барабана расположен пакет сепарационных дисков 31. Сепарационные диски 31 образуют увеличенную поверхность для средств разделения. Смесь продуктов разделяется, и различные фракции смеси продуктов откачиваются из центробежного барабана одним или более собирающих дисков 32. Теплообменные текучие среды подаются от входа 33а в Δ-образный диск 26, таким образом, передавая тепло в технологической реакции и от них. Теплообменные текучие среды собираются в камере 34 и выпускаются собирающей трубкой 35.

На фиг.9 показан альтернативный Δ-образный диск с экстрактором. Согласно этому варианту газ может подаваться через вход или выход через вал 33 с в пространство 36 между Δ-образным диском 26 и корпусом ротора 29 или из него и сообщаться с выходом или входом 33 b, и узел будет действовать как экстрактор.

На фиг.10 показан Δ-образный диск, имеющий собирающую трубку 37 или собирающий диск 37 у основания диска, перемещающий технологические текучие среды из камеры 38. Текучие среды передаются через вал 39 статора. В качестве альтернативы собирающий диск может передавать текучие среды из камеры 38 через вращающийся вал 40, не показанный на фиг.10. Питающие входы 41 вводят технологические текучие среды в Δ-образный диск, и текучие среды передаются центробежной силой вниз в камеру 38, где текучие среды накапливаются перед дальнейшей передачей.

На фиг.11 показан герметичный узел, имеющий Т-образный диск 44. Согласно этому варианту, соответствующему настоящему изобретению, технологические текучие среды подают через вращающийся вал 43 вверх на поверхность статора 42. Технологические текучие среды будут откачиваться вниз от поверхности Т-образным диском 44 через вращающийся вал 43 из камеры. Теплообменные текучие среды также передаются вверх и вниз через вращающийся вал 43 для теплопередачи в Т-образный диск 44 и от него. Корпус 45 герметично закрывает Т-образный диск от окружающей среды. На фиг.12 также показан герметичный узел Т-образного диска. Согласно этому альтернативному варианту технологические текучие среды подают через вход 46 в корпусе 45. Технологические текучие среды выпускаются через выход 47 в корпусе. Теплообменник 48 отцентрирован на вращающемся валу для теплообмена теплообменными текучими средами внутри в Т-образный диск и от него.

На фиг.13 показан Z-образный диск, имеющий две горизонтальные поверхности 49 и 50, отделенные множеством стенок 51 и 52. Стенки 51 и 52 окружают ось вращения и проходят с расхождением друг от друга от одной горизонтальной поверхности к противоположной горизонтальной поверхности.

На фиг.14 показан Y-образный диск 53 согласно изобретению. Технологические текучие среды подают через вход 54 от верхней поверхности Y-образного диска. Технологические текучие среды выпускаются на нижней поверхности Y-образный диска. Текучие среды нагнетаются вверх центробежной силой по поверхности Y-образного диска и собираются в камере 55. Собирающий диск 56 или собирающая трубка 56 передает текучей среде из камеры 55. Y-образный диск охлаждается или нагревается теплообменными текучими средами, которые впускаются и выпускаются через вал 57 в пространство 58 между Y-образным диском и ротором 59.

На фиг.15 показан более подробный вид узла, имеющего собирающую трубку 60, расположенную под Т-образным диском 61, для перемещения текучих сред из собирающей камеры 62, при этом может быть больше одной собирающей трубки 60, расположенных под диском. На этой фигуре показано, как собирающая трубка 60 устанавливает поверхность 63 текучих сред на заданном уровне в зависимости от положения собирающей трубки 60 в камере 62. На этой фигуре Т-образный диск 61 установлен на корпусе 64 ротора. На фигуре также показано, что собирающая камера 62 прикреплена к корпусу 64 ротора одним или более болтов 65. Статор 66 согласно этому варианту размещен над Т-образным диском 61, оставляя зазор 67 для текучих сред, причем текучие среды подаются через вход 68 к валу статора. Согласно другому варианту, не показанному на фиг.15, статор может быть излишним, оставляя вращающуюся поверхность текучей среды открытой под крышкой корпуса 69. Согласно другому варианту, не показанному на фиг.15, статор 66 может быть собирающим диском, но в таком случае собирающая трубка 60 может быть излишней в некоторых вариантах применения и не требуется. В случае с собирающим диском Т-образный диск 61 установлен таким способом, что камера 62 будет покрывать Т-образный диск 61 и собирающий диск. Согласно этому альтернативному варианту текучие среды из камеры 62 будут накачиваться вверх через крышку 69 корпуса собирающим диском. На фиг.15 показаны входы 70а и выходы 70b для теплообменных текучих сред, которые расположены во вращающемся валу 71, позволяя накачивать теплообменные текучие среды в каналы 72 под Т-образным диском 61, чтобы нагревать или охлаждать диск. Форма диска согласно варианту, который показан на фиг.15, представлена Т-образным диском 61 в форме пластины, установленной на корпусе 64 ротора, но согласно другим вариантам диск может иметь форму Т-образного диска, Y-образного диска, Z-образного диска или Δ-образного диска. Форма диска зависит от назначения узла, и на фиг.15 показан Т-образный диск, но изобретение не ограничено этим вариантом. Когда используются Т-образный диск, Y-образный диск, Z-образный диск или Δ-образный диск, все эти типы дисков устанавливают на корпусе 64 ротора, а не на вращающемся валу, но, конечно, диски могут быть установлены на вращающемся валу, а не согласно вариантам, соответствующим фиг.15. Таким образом, Y-образный диск будет сформирован как конусообразный барабан с меньшим концом, направленным вниз, Δ-образный диск также будет иметь форму конуса, но в этом варианте меньший конец направлен вверх. Z-образный диск может вращаться в обе стороны, так как диск симметричен. Собирающая камера 62 установлена совместно с выбранным диском на корпусе 64 ротора, закрывающем диск, и корпусом ротора согласно этим альтернативным вариантам осуществления изобретения. В зависимости от того, какой используется диск, собирающая камера 62 имеет различные размеры таким образом, чтобы она была способна покрывать и диск, и корпус ротора. Крышка 69 корпуса может иметь один или более входов подачи и/или один или более выходов подачи, ни один из которых не показан на фиг.15, кроме входа 68 подачи, который является одним альтернативным вариантом. В качестве другого альтернативного варианта, не показанного на фиг.15, центробежный ротор может иметь центробежный барабан и пакет сепарационных дисков, отцентрированных на одной оси с диском и собирающей камерой 62. Центробежный ротор может окружать диск или может находиться над диском, или под диском. Сепарационные диски могут, таким образом, окружать диск, или сепарационные диски могут находиться ниже или выше диска 61. Собирающая трубка или собирающий диск могут передавать текучие среды в центробежный барабан от камеры 62, когда центробежный барабан находится ниже диска 61. Когда центробежный барабан находится выше диска 61, собирающий диск может откачивать текучие среды из собирающей камеры 62 в центробежный барабан. Согласно вариантам осуществления изобретения, представленным на фиг.15, выбор диска 61 является гибким, позволяя собирать узел в зависимости от назначения узла. Узел, таким образом, является очень гибким и адаптируемым.

Изобретение относится к узлу для использования в качестве реактора или к смесительному узлу. Узел содержит, по меньшей мере, один диск, имеющий рабочую поверхность. Диск вращается вокруг оси. Узел содержит один или более входов для текучих сред над рабочей поверхностью диска в центре диска у оси или в пределах радиального расстояния от центра диска. Текучие среды смешиваются или вступают в реакцию, или перемещаются, или совершают комбинации этих действий при помощи центробежной силы на рабочей поверхности к круговой кромке диска. Узел содержит одну или более камер, вращающихся совместно с диском, текучие среды от рабочей поверхности диска собираются в одной или более вращающихся совместно камер. Камеры окружают круговую кромку диска. Камеры для текучих сред являются собирающими камерами, имеющими одну или более собирающих трубок, предназначенных для установки поверхностей текучих сред на предопределенных уровнях в одной или более собирающих камер. Собирающие трубки соединены с собирающими камерами ниже дисков и позволяют выводить текучие среды под действием силы тяжести. Изобретение обеспечивает повышение производительности и простоты обслуживания реактора. 8 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Узел для использования в качестве реактора или смесительный узел, содержащий, по меньшей мере, один диск, имеющий рабочую поверхность, причем диск выбирают из группы, состоящей из Т-образных дисков, Y-образных дисков, Z-образных дисков и Δ-образных дисков, причем указанный диск вращается вокруг оси, указанный узел содержит также один или более входов для текучих сред над рабочей поверхностью диска в центре диска у оси или в пределах радиального расстояния от центра диска, причем текучие среды смешиваются или вступают в реакцию, или перемещаются, или совершают комбинации этих действий при помощи центробежной силы на рабочей поверхности к круговой кромке диска, причем указанный узел также содержит одну или более камер, вращающихся совместно с диском, текучие среды от рабочей поверхности диска собираются в одной или более вращающихся совместно камер, и указанные камеры окружают круговую кромку диска, причем указанные камеры для текучих сред являются собирающими камерами, имеющими одну или более собирающих трубок, предназначенных для установки поверхностей текучих сред на предопределенных уровнях в одной или более собирающих камер, причем собирающие трубки соединены с собирающими камерами ниже дисков и позволяют выводить текучие среды под действием силы тяжести.

2. Узел по п.1, в котором пластина или экран, отцентрированный на оси диска, прикреплен для закрывания рабочей поверхности диска или прикреплен с одинаковой протяженностью с рабочей поверхностью диска, оставляя зазор между неподвижной пластиной или неподвижным экраном и диском, причем пластина или экран неподвижно прикреплены или совместно вращаются или вращаются в противоположном направлении относительно диска с различным числом оборотов.

3. Узел по п.2, в котором один или более собирающих дисков перемещают текучие среды через выход у оси неподвижной пластины или неподвижного экрана или насос соединен с входом для вытеснения текучей среды через выход у оси.

4. Узел по пп.1-3, в котором каналы или камеры для теплообменных текучих сред объединены с дисками или находятся ниже дисков, причем теплообменные текучие среды накачиваются снизу от дисков у или внутри оси, обеспечивая теплопередачу дискам или от них.

5. Узел по п.4, в котором теплообменные текучие среды проводятся через теплообменник, отцентрированный на оси ниже диска.

6. Узел по пп.1-3, в котором узел также содержит насосы для теплообменных текучих сред и для текучих сред из камер.

7. Узел по пп.1-3, в котором диск накрыт корпусом и корпус снабжен входами и выходами для текучих сред, таких как жидкостная текучая среда, золи, газы, псевдоожиженные частицы и т.д.

8. Узел по п.7, в котором узел герметично уплотнен.

9. Узел по пп.1-3, в котором, по меньшей мере, часть рабочей поверхности диска покрыта катализатором.