АППАРАТ ТРУБНЫЙ ВИХРЕВОГО СЛОЯ Российский патент 2017 года по МПК B01F13/08 

Изобретение относится к аппаратам, использующим для обработки материалов энергию вращающегося электромагнитного поля, воздействующего на ферромагнитные частицы, которые непосредственно взаимодействуют с обрабатываемым материалом, и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Известен аппарат вихревого слоя (Логвиненко Д.Д., Шеляков О.П. Интенсификация технологических процессов в аппаратах вихревого слоя, техника, 1976 г.), содержащий охлаждаемый маслом корпус, в котором размещена реакционная камера в виде трубы с ферромагнитными частицами, с зазором, установленной в осевом канале, охватывающего ее индуктора вращающегося электромагнитного поля.

Недостатком известного устройства является ограниченные технологические возможности и недостаточная производительность.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является аппарат вихревого слоя (патент РФ №2072257, МКИ В01F 13/08, 1997 г.), содержащий коллектор, сообщенный с патрубком подвода охлаждающей среды и разделяющим ее поток на два потока, крышки с патрубками подвода и отвода охлаждающей среды, подключенными к внешней системе подачи и охлаждения, размещенный между крышками индуктор вращающегося электромагнитного поля, имеющий осевой канал, в котором с зазором к стенкам канала установлена реакционная камера в виде трубы, в рабочей зоне которой расположена вставка с ферромагнитными частицами, при этом аппарат снабжен системой регулирования подаваемой мощности, а также снабжен цилиндрическим кожухом, соединенным с крышками, а индуктор обечайкой, выполненной из немагнитного материала, охватывающей его снаружи и установленной с зазором относительно кожуха, при этом в стенке коллектора, обращенной к индуктору, выполнены кольцевая выточка и отверстия по обе стороны от нее, а один из торцов обечайки закреплен в этой выточке.

Техническим результатом является повышение производительности и расширение технологических возможностей.

Технический результат достигается тем, что в аппарате трубном вихревого слоя, содержащем коллектор, сообщенный с патрубком подвода охлаждающей среды и разделяющим ее поток на два потока, крышки с патрубками подвода и отвода охлаждающей среды, подключенными к внешней системе подачи и охлаждения, размещенный между крышками индуктор вращающегося электромагнитного поля, имеющий осевой канал, в котором с зазором к стенкам канала установлена реакционная камера в виде трубы, в рабочей зоне которой расположена вставка с ферромагнитными частицами, при этом аппарат снабжен системой регулирования подаваемой мощности, а также снабжен цилиндрическим кожухом, соединенным с крышками, а индуктор - обечайкой, выполненной из немагнитного материала, охватывающей его снаружи и установленной с зазором относительно кожуха, при этом в стенке коллектора, обращенной к индуктору, выполнены кольцевая выточка и отверстия по обе стороны от нее, а один из торцов обечайки закреплен в этой выточке, вставка изготовлена с образованием по внутреннему периметру направленных навстречу друг другу трех и более ломанных правых и левых винтовых линий, а также внутренних трех и более винтовых канавок с одинаковым шагом из секций, смонтированных из двух подсекций, выполненных из трех и более поочередно соединенных между собой боковыми сторонам равнобедренных трапеций и равнобедренных треугольников, основания которых в подсекции расположены в разные стороны, при этом секции соединены между собой большими основаниями трапеций, а подсекции соединены в секцию так, что основания равнобедренных треугольников одной подсекции присоединены к верхнему основанию равнобедренных трапеций второй подсекции, а основания равнобедренных треугольников второй подсекции присоединены к верхнему основанию равнобедренных трапеций первой подсекции.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемого аппарата трубного вихревого слоя.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что частота движения ферромагнитных частиц в предлагаемой конструкции вставки аппарата вихревого поля определяется не только частотой электромагнитного вращающегося поля, но и количеством плоских элементов по периметру вставки, поэтому такое конструктивное оформление поверхности вставки за счет увеличения количества плоских элементов в каждой секции вставки по периметру увеличивает частоту соударений ферромагнитных частиц между собой, с обрабатываемым материалом и со стенками вставки, повышает производительность, увеличивает технологические возможности.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление вставки позволяет обеспечить не только расширение технологических возможностей, но и сжатие потоков ферромагнитных частиц и обрабатываемых материалов по мере продвижения от загрузки к выгрузке, что повышает эффективность обработки.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление вставки позволяет обеспечить последовательное постепенное уплотнение и разряжение потоков ферромагнитных частиц, что интенсифицирует процесс обработки и расширяет технологические возможности аппарата.

Новизна заключается в том, что благодаря взаимонаправленным ломанным винтовым линиям вставки векторы скорости движения феромагнитных частиц изменяются, что способствует интенсификации процесса обработки и расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что по внутреннему периметру вставки образованы ломанные винтовые поверхности по ее длине, что обеспечивает нарушение стационарности потоков ферромагнитных частиц внутри фильтра, повышение производительности, расширение технологических возможностей.

Новизна обусловлена тем, что вставка изготовлена с образованием по внутреннему периметру направленных навстречу друг другу трех и более ломанных правых и левых винтовых линий, а также внутренних трех и более винтовых канавок с одинаковым шагом что обеспечивает создание направленных навстречу друг другу потоков ферромагнитных частиц с максимальной энергоемкостью соударений их друг к другу и со стенками вставки под разными углами, увеличивает частоту их взаимодействия друг с другом, с обрабатываемым материалом и со стенками вставки, увеличивает производительность и расширяет технологические возможности.

Новизна усматривается также в том, что площадь и форма поперечного и продольного сечений вставки изменяются по всей длине, что изменяет скорости и траектории перемещения ферромагнитных частиц, расширяет технологические возможности.

Кроме того, новизна обусловлена тем, что элементы, из которых собрана вставка, смонтированы под некоторыми углами друг к другу, поэтому интенсивность обработки материалов возрастает, так как эти элементы направляют под разными углами ферромагнитные частицы навстречу друг другу, нарушая, таким образом, стационарность их движения, обеспечивая повышение производительности и расширение технологических возможностей.

Новизна усматривается в том, что площадь и форма поперечного сечения вставки изменяется в каждом поперечном сечении по всей ее длине от загрузки к выгрузке, что интенсифицирует процесс смешивания, увеличивает энергоемкость взаимодействия ферромагнитных частиц, расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что поперечное проходное сечение вставки имеет форму многоугольника, площадь которого по длине многократно меняется от загрузки к выгрузке, обеспечивая периодическое поджатие масс ферромагнитных частиц, что увеличивает интенсивность смешивания и энергоемкость соударений, расширяет технологические возможности.

На фиг. 1 изображен общий вид аппарата в разрезе; на фиг. 2 - коллектор; на фиг. 3 - поперечный разрез коллектора; на фиг. 4 - вставка аппарата, общий вид; на фиг. 5 - вид Б на фиг. 4; фиг. 6 - вставка аппарата, наглядное изображение.

Аппарат трубный вихревого слоя (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) содержит реакционную камеру в виде трубы 1 из немагнитного материала, в рабочей зоне которой расположена сменная вставка 2 с ферромагнитными частицами (иголками) 3. Труба 1 размещена в осевом канале индуктора 4 с зазором 5. Индуктор 4 снаружи имеет обечайку 6, а труба 1 фиксируется в его осевом канале при помощи установочных винтов 7. Индуктор 4 с трубой 1 заключен в кожух 8, соединенный с крышками 9, 10 через уплотнения 11 и 12. На крышке 10 есть патрубок 13 подвода среды. Крышка 10 снабжена патрубком 14 для подвода охлаждающей среды, сообщенным с коллектором 15. Между обечайкой 6 и кожухом 8 образован кольцевой зазор 16. Стенка коллектора 15, обращенная к индуктору 4, имеет кольцевую проточку 17, в которой плотно установлен торец обечайки 6. По обе стороны проточки 17 выполнены отверстия 18 и 19 для прохода среды, в зазоры 5 и 16. Питание индуктора 4 производят через токоввод 20, энергия к которому поступает от блока управления (не показан). Регулирование мощности производят в блоке управления по принятой системе. При монтаже аппарата штампованные пластины электротехнической стали запрессовывают в обечайку из немагнитного материала по типу статоров асинхронных двигателей, а катушки (обмотки) размещают в пазах пластин. Применение обечайки из железа допустимо, но при этом несколько ухудшаются электрические параметры аппарата. В осевой канал индуктора вводят и центрируют трубу (реакционную камеру), затем индуктор с трубой устанавливают в трубчатом кожухе при помощи торцевых крышек (фланцев) с уплотнениями. При этом формируются два кольцевых цилиндрических канала: между стенкой кожуха и обечайкой и между трубой и стенкой канала индуктора. Устанавливают коллектор и крышки.

Вставка 2 (фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6) изготовлена из секций 21, смонтированных из двух подсекций, например 22 и 23, выполненных из трех и более поочередно соединенных между собой боковыми сторонам равнобедренных трапеций 24 и равнобедренных треугольников 25 (на фиг. 4 одна из равнобедренных трапеций 24 и один из равнобедренных треугольников 25 выделены двойными линиями), основания которых в подсекции, например подсекции 22, расположены в разные стороны, например в подсекции 22 основание 26 трапеции 24 и основание 27 треугольника 25 расположены в разные стороны подсекции, при этом секции соединены между собой большими основаниями трапеций 28, 29, как на фиг. 4, а подсекции соединены в секцию так, что основания равнобедренных треугольников, например, одной подсекции 22 основания 27 присоединены к верхнему основанию, например 30, равнобедренных трапеций второй подсекции 23, а основания равнобедренных треугольников второй подсекции, например подсекции 23 основание 31, присоединены к верхнему основанию 32 равнобедренных трапеций, например 24 первой подсекции 22.

В результате такой последовательной сборки элементов стенок вставки 2, по периметру образуются, например на фиг. 4, пять правых и пять левых ломанных винтовых линий с одинаковым шагом S₁ и S₂. Одна из пяти левых ломанных винтовых линий с шагом S₁ показана на фиг. 4 утолщенной линией 35-36-37-38-39, а одна из пяти правых ломанных винтовых линий с шагом S₂ показана на фиг. 38 утолщенной линией 21-39-35-40-41.

Аппарат трубный вихревого слоя работает следующим образом.

Включают систему охлаждения. При этом охлаждающая среда через патрубок 14 поступает в коллектор 15 и через отверстия 18, 19 в нем - в зазоры 6 и 16, равномерно омывая индуктор 4 и трубу, и выводится из аппарата через патрубок 13. Затем подают энергию и устанавливают заданную нагрузку, после чего в трубу 1 с вставкой 2 подают продукт (материал), который после обработки ферромагнитными иголками 3 направляют на дальнейшую переработку или потребителю.

Так как втулка 2 снабжена винтовыми линиями равного шага, направленными одна навстречу другой, то в ней создаются потоки ферромагнитных иголок и обрабатываемых материалов, направленные один навстречу другому с максимально возможной энергоемкостью соударений.

Технико-экономические преимущества возникают за счет повышения производительности и расширения технологических возможностей, обусловленных увеличением интенсивности смешивания и энергоемкости соударений ферромагнитных частиц друг с другом и с обрабатываемым материалов, а также тем, что частота движения ферромагнитных частиц в предлагаемом аппарате увеличивается и определяется не только частотой электромагнитного вращающегося поля, но и количеством плоских элементов (граней) и их конфигурацией, размерами в каждой секции вставки.

Изобретение относится к аппаратам, использующим для обработки материалов энергию вращающегося электромагнитного поля, воздействующего на ферромагнитные частицы, которые непосредственно взаимодействуют с обрабатываемым материалом, и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Аппарат содержит коллектор, сообщенный с патрубком подвода охлаждающей среды и разделяющим ее поток на два потока, крышку с патрубками подвода и отвода охлаждающей среды, подключенными к внешней системе подачи и охлаждения, размещенный между крышками индуктор вращающегося электромагнитного поля, имеющий осевой канал, в котором с зазором к стенкам канала установлена реакционная камера в виде трубы, в рабочей зоне которой расположена вставка с ферромагнитными частицами. Аппарат снабжен системой регулирования подаваемой мощности, а также цилиндрическим кожухом, соединенным с крышками, а индуктор - обечайкой, выполненной из немагнитного материала, охватывающей его снаружи и установленной с зазором относительно кожуха. В стенке коллектора, обращенной к индуктору, выполнены кольцевая выточка и отверстия по обе стороны от нее, а один из торцов обечайки закреплен в этой выточке. Вставка изготовлена с образованием по внутреннему периметру направленных навстречу друг другу трех и более ломанных правых и левых винтовых линий, а также внутренних трех и более винтовых канавок с одинаковым шагом из секций. Секции смонтированы из двух подсекций, выполненных из трех и более поочередно соединенных между собой боковыми сторонам равнобедренных трапеций и равнобедренных треугольников, основания которых в подсекции расположены в разные стороны. Секции соединены между собой большими основаниями трапеций. Подсекции соединены в секцию так, что основания равнобедренных треугольников одной подсекции присоединены к верхнему основанию равнобедренных трапеций второй подсекции, а основания равнобедренных треугольников второй подсекции присоединены к верхнему основанию равнобедренных трапеций первой подсекции. Технический результат: повышение производительности, увеличение интенсивности смешивания. 6 ил.

Аппарат трубный вихревого слоя, содержащий коллектор, сообщенный с патрубком подвода охлаждающей среды и разделяющим ее поток на два потока, крышки с патрубками подвода и отвода охлаждающей среды, подключенными к внешней системе подачи и охлаждения, размещенный между крышками индуктор вращающегося электромагнитного поля, имеющий осевой канал, в котором с зазором к стенкам канала установлена реакционная камера в виде трубы, в рабочей зоне которой расположена вставка с ферромагнитными частицами, при этом аппарат снабжен системой регулирования подаваемой мощности, а также снабжен цилиндрическим кожухом, соединенным с крышками, а индуктор - обечайкой, выполненной из немагнитного материала, охватывающей его снаружи и установленной с зазором относительно кожуха, при этом в стенке коллектора, обращенной к индуктору, выполнены кольцевая выточка и отверстия по обе стороны от нее, а один из торцов обечайки закреплен в этой выточке, отличающийся тем, что вставка изготовлена с образованием по внутреннему периметру направленных навстречу друг другу трех и более ломанных правых и левых винтовых линий, а также внутренних трех и более винтовых канавок с одинаковым шагом из секций, смонтированных из двух подсекций, выполненных из трех и более поочередно соединенных между собой боковыми сторонам равнобедренных трапеций и равнобедренных треугольников, основания которых в подсекции расположены в разные стороны, при этом секции соединены между собой большими основаниями трапеций, а подсекции соединены в секцию так, что основания равнобедренных треугольников одной подсекции присоединены к верхнему основанию равнобедренных трапеций второй подсекции, а основания равнобедренных треугольников второй подсекции присоединены к верхнему основанию равнобедренных трапеций первой подсекции.