EA029979B1

EA029979B1 - Устройство универсального модуля промышленных дезинтеграторов/активаторов

Info

Publication number: EA029979B1
Application number: EA201600614A
Authority: EA
Inventors: Анатолий Васильевич Кулаков; Валентин Андреевич Ранцев-Картинов
Original assignee: Анатолий Васильевич Кулаков; Валентин Андреевич Ранцев-Картинов
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2016-09-29
Publication date: 2018-06-29
Also published as: EA201600614A1

Abstract

Изобретение относится к области измельчения и перемешивания сыпучих/жидких сред и может использоваться как высокоэффективная мельница (дающая помол до наноразмеров), миксер, активатор физических и химических процессов в различных областях промышленности при производстве новых типов строительных материалов, красок, парфюмерных композитов и нанокомпозитов. Устройство универсального модуля дезинтегратора/активатора, представляющий собой устройство с вихревым ферромагнитным слоем, содержащий индуктор с электромагнитными катушками, установленный на оси вращения, цилиндрическую рабочую зону, частично заполненную ферромагнитными шариками, цилиндрами, катушками и конусами с большой коэрцитивной силой, центрально расположенную и ограниченную по периферии диаметром втулки, а вдоль оси сетками, закрепленными на втулке, отличающийся тем, что устройство универсального модуля дезинтегратора/активатора установлено на оси вращения приводимой в движение регулятором/редуктором при помощи рукоятки и закрепленным на стойке.

Description

029979 Β1

029979

Изобретение относится к области измельчения и перемешивания сыпучих/жидких сред и может использоваться как основной стандартный блок, из которого составляются конструкции промышленных дезинтеграторов/активаторов на любую мощность и производительность, используемых в различных технологических цепочках в качестве:

высокоэффективных мельниц (дающих помол до наноразмеров различных материалов независимо от их твердости);

высокоэффективных миксеров (позволяющих получать гомогенные смеси различных веществ и качественные суспензии почти несмешиваемых жидкостей, таких как вода и масло);

активаторов физических и химических процессов в различных областях промышленного производства для получения в промышленных масштабах новых типов строительных материалов, красок, композитных нано-материалов, пищевых продуктов, парфюмерных композитов и т.д.

Известно индукционное устройство для измельчения твердых материалов, а также перемешивания жидких и сыпучих сред, (полезная модель № 53933 МПК В01А 13/08, 10.06.2006 г.), содержащее корпус, внутри которого расположен индуктор, две цилиндрические втулки, образующие кольцевую рабочую зону (РЗ), частично заполненную ферромагнитными частицами. На втулке меньшего диаметра расположен ферро-магнитный сердечник и многофазная обмотка. К недостаткам данного устройства можно отнести неэффективное смешивание и измельчение компонентов из-за невозможности создать большую величину индукции магнитного поля в кольцевом рабочем зазоре при выбранной конструкции индуктора. Кроме того, данный аппарат труден в конструктивном исполнении и имеет большие удельные энергетические затраты.

Известно также другое устройство, универсальный модуль дезинтегратора/активатора, (полезная модель № 161751 МПК В02С19/18, В01Р13/08, 03.03.2015 г.) представляющий собой устройство с вихревым ферро-магнитным слоем, содержащий индуктор с электромагнитными катушками, установленный на стойке, цилиндрическую рабочую зону, частично заполненную ферромагнитными частицами с большой коэрцитивной силой, центрально расположенную и ограниченную по периферии диаметром втулки, а вдоль оси сетками, закрепленными на втулке, характеризующийся тем, что индуктор является трехфазным электромагнитным шестиполюсным индуктором, выполненным в виде шестигранного периферийного магнитопровода, при этом индуктор содержит шесть идентичных блоков, каждый из которых набран вдоль оси индуктора в виде пакета элементов из листовой трансформаторной стали, склеенных и полимеризованных, шесть радиально расположенных спиц-полюсов по количеству блоков, каждая из спиц набрана в виде пакета элементов из листовой трансформаторной стали, склеенных и полимеризованных, на каждой спице размещена электромагнитная катушка, выполненная из медной трубки, охлаждаемой потоком трансформаторного масла, при этом отношение диаметра рабочей зоны к ее продольному размеру составляет 1:7,5, что обеспечивает уменьшение величины рассеянного магнитного потока и его выпирание из торцов рабочей зоны. Однако данная конструкция дезинтегратора/активатора не позволяет: регулировать скорость поступления обрабатываемых веществ в РЗ устройства, время их пребывания и степень измельчения в ней. Всё это приводит к неполному измельчению обрабатываемых веществ и быстрому износу внутренней поверхности РЗ.

Целью изобретения является избежать все выше описанные недостатки устройства-прототипа и получение возможности во много раз повышать эффективность процессов, протекающих в РЗ за счёт изменение скорости прохождения веществ через устройство за счёт использования действия силы тяжести путем изменения положения РЗ устройства относительно горизонтальной плоскости, и тем самым значительно повысить эффективность измельчения, перемешивания и активации различных составляющих композитных материалов в различных средах.

Предложенное устройство универсального модуля промышленных дезинтеграторов/активаторов» (УУМПД/А), представляет собой электромагнитное устройство установленное на подвижном относительно горизонтальной оси поворотном основании, которое позволяет регулировать скорость измельчения и время нахождения веществ в РЗ и содержит сборный 6-ти полюсный индуктор, позволяющий многократно повысить эффективность процессов, протекающих в РЗ составленных из отдельных УМПД/А дезинтеграторов/активаторов, за счет η-кратного удлинения, с электромагнитными катушками, центрально и параллельно полюсам индуктора расположенную цилиндрическую РЗ частично заполненную большой коэрцитивной силы ферро-магнитными частицами рабочего тела, ограниченную втулками с торцевыми сетками, при этом индуктор состоит из 6-и отдельных блоков включающих одну шестую часть шестигранного внешнего магнитопровода и радиальную спицу-полюс с установленной на ней электромагнитной катушкой, выполненной из полой медной трубки, охлаждаемой проходящим через нее трансформаторным маслом.

Изобретение поясняется описанием варианта воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых

фиг. 1 изображает схематично универсальный модуль промышленного дезинтегратора/активатора, осевой разрез;

фиг. 2 изображает общий вид устройства универсального модуля промышленного дезинтегратора/активатора.

- 1 029979

Описание предпочтительного варианта воплощения

На оси вращения 1 (фиг. 1) установлен трехфазный электромагнитный 6-ти полюсный индуктор 2, выполненный из 6-и идентичных блоков. На оси вращения 1 установлена также радиальная спица-полюс 3, выполненная в виде пакета элементов, вырезанных из листового магнитомягкого трансформаторного железа с большим значением магнитной проницаемости (толщиной δ = (0,1-0,4) мм), склеенных специальным электротехническим лаком с последующей полимеризацией по соответствующей технологии в печи при температуре 150°С.

Поз. 4 обозначена одна шестая часть шестигранного периферийного магнитопровода трехфазного электромагнитного 6-ти полюсного индуктора 4, собранного из 6-ти отдельных блоков в сборе, каждый из которых по вертикали набран в виде пакета горизонтально расположенных элементов, вырезанных лазером из указанного выше листового магнитомягкого трансформаторного железа и склеенных между собой по выше указанной технологии.

На радиальной части каждого блока, т.е. на спице-полюсе 3, размещены электромагнитные двухслойные катушки 5, намотанные медными трубками, которые охлаждаются трансформаторным маслом.

На оси устройства установлена основная труба 6, отделяющая область индуктора от области РЗ и обеспечивающая состыковку устройства с периферией и модулей друг с другом в технологической цепочке. Трубка 6 выполнена из тонкостенной нержавеющей стали с внешним диаметром, равным ά= 100 мм.

Втулка 7 обеспечивает юстировку рабочих элементов устройства относительно магнитных полюсов индуктора, и выполнена из нержавеющей стали с толщиной стенки Д~3мм. Внутри втулки 7 в плоскости полюсов индуктора сформирована РЗ, ограниченная по длине вдоль оси двумя сетками 8 из нержавеющей стали, ограничивающими по высоте рабочую зону устройства и препятствующими выносу элементов 9 рабочего тела потоком готовой продукции за область рабочей зоны.

Объем РЗ частично заполнен элементами 9 рабочего тела из жесткого магнитного материала с большим значением коэрцитивной силы, например, из электротехнической стали марки ЕХ9К15М2, что значительно повышает плотность магнитной энергии в рабочей зоне. Элементы 9 выполнены в виде шариков, цилиндров, катушек и конусов различного диаметра с различным отношением длины к диаметру, геометрические параметры которых выбраны в зависимости от требований технологии.

На фиг. 2 показан общий вид устройства универсального модуля промышленного дезинтегратора/активатора.

Ось вращение 1 приводится в движение регулятором/редуктором 10 управляемым рукояткой 11, при этом регулятор/редуктор с осью вращения закреплены на стойке 12.

Конструкция индуктора 2 оптимизирована для получения в РЗ более высокого значения индукции магнитного поля за счет существенного уменьшения рассеянных полей и увеличения отношения длины РЗ к ее диаметру.

Одним из технических результатов предлагаемого модуля, является то, что величина электромагнитной индукции и ее частотная характеристика приводят к предварительному снижению прочности обрабатываемого материала, что способствует увеличению эффективности процессов дисперсии твердых кристаллических материалов, снижению энергетических затрат процесса и удельного износа оборудования.

Как показали исследования, воздействие высокого значения магнитной индукции с частотой ~1 кГц приводит к существенному ослаблению сил взаимодействия в твердых кристаллических материалах, например, в горных породах по плоскостям спайности и, следовательно, к более эффективной их дисперсии, а также физико-химической активации получаемых при этом частиц.

Конструктивные особенности заявляемого устройства намного упрощают проведение технического обслуживания и текущего ремонта по сравнению с устройством-прототипом и существенно увеличивают эффективность по сравнению с ним.

Измельчение твердых материалов в РЗ модуля происходит за счет "стесненного удара", в результате которого крупинки полученных порошков имеют очень острые края, что способствует увеличению их физической и химической активности.

Это позволяет получить большую активность "вяжущего", получаемого из них при "затворении" раствором щелочи или сода и более высокой активности при использовании в порошковой химии. Данная же характеристика способствует и активации процесса получения суспензий из этих порошков. Благодаря мощному турбулентному движению смеси жидкостей в рабочей зоне, устройство может эффективно применяться и для получения эмульсий практически несмешиваемых жидкостей. Процессы измельчения материалов в РЗ носят поверхностный характер, поэтому эти процессы идут тем более активно, чем выше удельная площадь исходного продукта. В условиях протекающих процессов обработки материала не происходит "комкования" порошков, поэтому с увеличением тонины порошков эффективность процесса не снижается, а наоборот возрастает.

Поскольку в РЗ модуля нет ни подшипников, ни трущихся конструктивных элементов, то при работе устройства, в принципе, не может происходить заклинивания и остановки оборудования. Данное обо- 2 029979

рудование малошумящее с малой материалоемкостью по сравнению с другими аналогичными оборудованиями данного назначения. Износу подвергаются только стенки втулки, ограничивающей рабочую зону, и элементы рабочего вещества, которые легко заменяются при текущем обслуживании оборудования. Долговечность составляет около 1000 часов при выполнении втулки РЗ из стали Х18Н9Т с толщиной стенок около 3 мм.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Устройство универсального модуля дезинтегратора/активатора, представляющее собой устройство с вихревым ферромагнитным слоем, содержащее индуктор с электромагнитными катушками, установленный на оси вращения, цилиндрическую рабочую зону, частично заполненную ферромагнитными шариками, цилиндрами, катушками и конусами с большой коэрцитивной силой, центрально расположенную и ограниченную по периферии диаметром втулки, а вдоль оси сетками, закрепленными на втулке, отличающееся тем, что индуктор является трехфазным электромагнитным шестиполюсным индуктором, выполненным в виде шестигранного периферийного магнитопровода, при этом индуктор содержит шесть идентичных блоков, каждый из которых набран вдоль оси индуктора в виде пакета элементов из листовой трансформаторной стали, склеенных и полимеризованных, шесть радиально расположенных спиц-полюсов по количеству блоков, каждая из спиц набрана в виде пакета элементов из листовой трансформаторной стали, склеенных и полимеризованных, на каждой спице размещена электромагнитная катушка, выполненная из медной трубки, охлаждаемой потоком трансформаторного масла, в устройстве обеспечивается уменьшение величины рассеянного магнитного потока и его выпирание из торцов рабочей зоны.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно установлено на оси вращенияб приводимой в движение регулятором/редуктором при помощи рукоятки, и закреплено на стойке.