Реактор высокого давления Советский патент 1991 года по МПК B01J19/18 

Изобретение относится к области химического машиностроения, а именно к реакторам периодического действия, в которых химические превращения осуществляются в условиях импульсного сжатия газов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

На чертеже изображен предлагаемый, реактор.

Реактор содержит корпус 1 с рабочим цилиндром 2, в котором размещен свободноплавающий поршень 3. Рабочий цилиндр 2 имеет крышку 4, в которой установлен стержень 5 с вытеснительной камерой 6, выполненной в виде осевого конического углубления. Рабочий цилиндр 2, поршень 3 и крышка 4 образуют камеру 7 сжатия, отделенную от вытеснительной камеры 6 оаз- рывной мембраной 8. В крышке 4 выполнены каналы 9 для сообщения камер 6 и 7 после разрыва мембраны 8. Камера 6 заполнена тиксотропным реагентом 10. В поршне 3 выполнена полость 11, в которой расположен вытеснитель 12. Боек 13 вытеснителя 12 пропущен через осевое отверстие в днище поршня 3, а его ударная часть имеет коническую форму, ответную форму вытеснительной камеры б. Пятка (не показана) вытеснителя 12 через пружину 14 сжатия связана с регулировочным узлом 15, выполненным в виде стакана, на внешней поверхности которого имеется резьба, с помощью которой он размещен в полости 11.

Полость 11 заполнена на 0,8-0,9 своего объема взятой нейтральной по отношению к реагенту жидкостью (не показана). Эта жидкость препятствует попаданию реагентов и продуктов реакции из камеры 7 сжатия в полость 11, которое могло бы произойти при ее отсутствии из-за высокого давления, создаваемого в камере сжатия. Проникновение реагентов и продуктов реакции о полость 11 недопустимо, в частности, из-за того, что это уменьшает степень сжатия, достигаемую в реакторе, т.е. снижает такие параметры импульсного сжатия, как максимальная температура и давление, играющие существенно важную роль для протекания химической реакции. Газовый объем, составляющий оставшуюся часть полости 11 (0,1-0,2 ее объема), необходим для того, чтобы вытеснитель 12 имел возможность утапливаться в полости. При отсутствии газового объема это было бы невозможно в силу ела««д

О 00

«а

,Јь СО

бой сжимаемости заполняющей полость 11 жидкости.

Реактор имеет аккумулирующую камеру 16, сообщенную каналом 17 с полостью рабочего цилиндра 2 через обратный клапан 18. Канал 17 закрыт впускным подпружиненным клапаном 19, запуск которого осуществляется электромагнитным клапаном

20.В корпусе 1 выполнен дренажный канал

21,сообщающий полость рабочего цилинд- ра 2 с атмосферой через запорный орган (не указан).

Реактор работает следующим образом.

В аккумулирующую камеру 16 подают толкающий газ, например аргон, под давле- нием. Впускной клапан 19 закрыт, электромагнитный клапан 20 обесточен. Поршень 3 находится в крайнем правом положении. Камеру 7 сжатия заполняют газообразным реагентом, например водяным паром. Вы- теснительная камера 6 заполнена предварительно тиксторопным гелеобразным гидрореагирующим веществом, например гелем из порошков алюминия и бора.

При подаче напряжения на элетромаг- нитный клапан 20 впускной клапан 19 открывается и толкающий газ по каналу 17 через обратный клапан 18 поступает в рабочий цилиндр 2 и толкает поршень 3, который с большой скоростью движется к крайнему левому положению, сжимая водяной пар.

При подходе к крышке 4 боек 13 вытеснителя 12 разрушает мембрану 8 и проникает в камеру 6, поршень 3 продолжает движение, а пягка вытеснителя 12, утапли- ваясь в полость 11 на 0,1-0,2 ее объема, сжимает пружину 14. Этим обеспечивается сжатие смеси из водяного пара и мелкораспыленного гелеобразного вещества. В этот момент смесь реагентов пытается проник- нуть в полость 11 через неплотности скользящей посадки бойка 13 в отверстии днища поршня 3. Однако этого не происходит, поскольку полость 11 заполнена на 0,8-0,9 своего объема вязкой жидкостью. При этом в коротком импульсе сжатиядостигаютсятакие высокие температуры и давления, которые практически не достижимы в обычных

реакторах. Например, при сжатии одноатомных газов, как показывают расчеты, при давлении толкающего газа атм может быть достигнуто давление в импульсе Рмакс 10000 атм и температура Тмакс 1200 К, если начальная температура К. В таком процессе скорости реакции возрастают на 2-3 порядка, например сжигание гелеобразных составов в водяном паре

ЫаВН4+ВгОз+Н20 - ЫааВдОт+На,

AI+B+H2O AlaOa+BaOa+Ha.

Регулировочный узел 15 установлен с возможностью осевого перемещения для предварительной установки возвратной пружины 14, поскольку ее полное сжатие во время импульса обеспечивает минимальный объем камеры сжатия реагентов.

Таким образом, в предлагаемом реакторе в отличие от известного появляется возможность подачи в зону реакции смесевых гелеобразных (тиксотропных) составов, т.е. возможность работы с целым классом веществ, представляющих интерес для физико- химических исследований. В результате обеспечивается расширение функциональных возможностей реактора высокого давления.

Формула изобретения

Реактор высокого давления, содержащий корпус, рабочий цилиндр со свободноплавающим поршнем и крышку цилиндра, образующие камеру сжатия, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в свободноплавающем поршне выполнена полость, которая заполнена вязкой жидкостью в количестве 0,8-0,9 ее объема, снабжена размещенными в ней регулировочным узлом и вытеснителем с коническим бойком, пропущенным через осевое отверстие в днище поршня, и пяткой, связанной с пружиной сжатия в днище поршня, жестко закрепленной с регулировочным узлом, установленным с возможностью осевого перемещения, при этом в крышке цилиндра выполнены в виде конуса вытеснительная камера, отделенная от камеры сжатия разрывной мембраной, и каналы.

ь

N

щщ&%

у//////;

у

Изобретение относится к конструкции реактора высокого давления в условиях импульсного сжатия газов и позволяет расширить функциональные возможности. Реактор содержит рабочий цилиндр со свободноплава - Ющим поршнем, в котором выполнена полость, Полость имеет вытеснитель с коническим бойком и пяткой, связанной с пружиной сжатия, закрепленной с регулировочным узлом. В крышке рабочего цилиндра выполнена ответная камера, заполненная реагентом, и установлена разрывная мембрана. 1 ил,,