RU169608U1

RU169608U1 - Индукционное устройство смешивания и активации жидкой среды

Info

Publication number: RU169608U1
Application number: RU2016143494U
Authority: RU
Inventors: Денис Николаевич Куимов; Максим Сергеевич Минкин
Priority date: 2016-11-03
Filing date: 2016-11-03
Publication date: 2017-03-24

Abstract

Полезная модель относится к области обработки жидких сред интенсивным смешиванием и воздействием гидродинамической кавитации и может быть использована в различных сферах промышленности для выполнения технологических процессов, связанных с дисперсией, очисткой, а также получением эмульсий, суспензий и коллоидных растворов.Цель полезной модели заключается в повышении качества обработки жидкого сырья, увеличении пропускной способности и усиления эффекта гидродинамической кавитации за счет снижения неравномерности распределения ферромагнитных элементов по всему объему рабочей камеры, повышения длины свободного пробега каждого отдельного ферромагнитного элемента и устранения эффекта «замирания» ферромагнитных элементов в области зубцов индуктора.Сущность полезной модели заключается в том, что индукционное устройство смешивания и активации жидкой среды, включающее индуктор, рабочую камеру, набор ферромагнитных элементов, при этом на внутренней стороне индуктора равномерно по окружности располагаются двенадцать полюсов с катушечной обмоткой, каждая фаза катушечной обмотки состоит из двух полуобмоток, расположенных на диаметрально противоположных полюсах индуктора и встречно соединенных, ферромагнитные элементы выполнены в виде обоюдоострых стержней.

Description

Полезная модель относится к области обработки жидких сред интенсивным смешиванием и воздействием гидродинамической кавитации и может быть использована в различных сферах промышленности для выполнения технологических процессов, связанных с дисперсией, очисткой, а также получением эмульсий, суспензий и коллоидных растворов.

Известны различные устройства, относящиеся к области обработки жидких и сыпучих сред, использующих воздействие внешнего электромагнитного поля для создания интенсивного движения ферромагнитных элементов в обрабатываемом сырье, например, см. (RU 45648 U1, B01F 13/08, опубл. 27.05.2005), включающее корпус, индуктор, цилиндрическую втулку, рабочую зону с ферромагнитными элементами и многофазную обмотку, создающую вращающееся электромагнитное поле.

Известен патент (RU 67471, B01F 3/08, опубл. 27.10.2007), включающий реакционную камеру в виде трубы, расположенной внутри электромагнитного индуктора, создающего поле, цилиндрическое тело с ультразвуковыми излучателями и ферромагнитные элементы, выполненные с покрытием из активного материала.

Известен патент (RU 2342987 C1, B01F 13//8, опубл. 10.01.2009), включающий индуктор, создающий вращающееся электромагнитное поле, реакционную камеру в виде трубы, имеющей сменную вставку с ферромагнитными элементами. Ферромагнитные элементы выполнены в виде стержней различного размера, выбор которых осуществляется по определенному соотношению.

Несмотря на множество патентов, большинство устройств активации вихревого слоя сохранили основные черты базовой конструкции ранних разработок, состоящей из индуктора, набранного из листов электротехнической стали, распределенной обмотки, размещенной в пазах индуктора, набора ферромагнитных элементов и рабочей камеры из немагнитного материала. В процессе роботы, создаваемое обмоткой вращающееся магнитное поле, утягивает за собой ферромагнитные элементы, тем самым совершая процесс обработки.

Наиболее близким к заявленному устройству, является патент (RU 53933 U1, B01F 13/08, опубл. 10.06.2006) «Индукционное устройство для перемешивания и измельчения жидких и сыпучих сред». Аппарат содержит индуктор, корпус из немагнитного материала, помещенный внутрь полюсного индуктора, набранного из листов шихтованной стали, обмотку, представленную сосредоточенными катушками, охватывающими отдельно каждый зубец, и создающую вращающееся магнитное поле. Внутри корпуса размещена втулка, с дополнительным внутренним ферромагнитным сердечником и многофазной обмоткой. В области между корпусом и внутренней втулкой располагаются ферромагнитные элементы, совершающие движение в обрабатываемой среде в соответствии с созданным вращающимся магнитным полем.

Недостатками указанного устройства являются:

низкая пропускная способность, так как применение внутренней втулки существенно снижает рабочий объем устройства;

низкая производительность, ввиду уменьшения длины свободного пробега ферромагнитных элементов;

высокая себестоимость и сложная технология изготовления, из-за применения внутреннего ферромагнитного сердечника с дополнительной многофазной обмоткой.

Задача предлагаемой полезной модели заключается в повышении качества обработки жидкого сырья, увеличении пропускной способности и усиления эффекта гидродинамической кавитации за счет снижения неравномерности распределения ферромагнитных элементов по всему объему рабочей камеры, повышения длины свободного пробега каждого отдельного ферромагнитного элемента и устранения эффекта «замирания» ферромагнитных элементов в области зубцов индуктора.

Сущность полезной модели заключается в том, что индукционное устройство смешивания и активации жидкой среды, включающее индуктор, рабочую камеру, набор ферромагнитных элементов, при этом на внутренней стороне индуктора равномерно по окружности располагаются двенадцать полюсов с катушечной обмоткой, каждая фаза катушечной обмотки состоит из двух полуобмоток, расположенных на диаметрально противоположных полюсах индуктора и встречно соединенных, ферромагнитные элементы выполнены в виде обоюдоострых стержней.

Применение такой конструкции дает возможность точного управления движением вторичной части, представленной набором ферромагнитных элементов, по заранее выбранной эффективной траектории, заложенной в блоке управления, благодаря наличию большого числа полюсов, обеспечивающих как смену направления движения, так и, при соответствующем включении фаз катушечной обмотки, прохождение ферромагнитных элементов через центр рабочей камеры.

Ферромагнитные элементы представленных геометрических размеров при увеличении свободного пробега повышают эффективное воздействие гидродинамической кавитации на физико-химические свойства жидкой среды, за счет создания вихревых течений жидкости в локальных областях каждого элемента.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на

фиг. 1 представлена схема включения фаз индуктора;

фиг. 2 приведено поперечное сечение устройства.

Индукционное устройство смешивания и активации жидкой среды содержит 1 - индуктор, 2 - полюс индуктора, 3 - катушечная обмотка, 4 - рабочая камера, 5 - ферромагнитный элемент, 6 - блок управления.

Индуктор устройства 1, набранный из листов электротехнической стали, имеет на внутренней стороне двенадцать полюсов 2, равномерно расположенных по окружности. Двенадцати полюсный индуктор, выбранный на основе математического моделирования магнитного поля, обеспечивает выполнение одновременно двух задач: снижение длины пробега ферромагнитного элемента при движении по окружности рабочей зоны от полюса к полюсу и переключении соответствующих катушек, и обеспечения необходимых конструкционных параметров катушек, диаметра обмотки и числа витков, определяющих характеристики магнитного поля в рабочей зоне. На полюсах 2 располагается многофазная сосредоточенная катушечная обмотка 3, создающей в рабочей зоне магнитное поле, характер которого зависит от вектора МДС обмотки, принимающего в процессе работы строго определенные дискретные положения, алгоритм изменения которых заложен в блоке управления 6. Обмотка каждой фазы выполнена из двух полуобмоток расположенных на диаметрально противоположных полюсах индуктора 2 и встречно соединенных. Например, обмотка первой фазы состоит из полуобмоток А и А', второй фазы из полуобмоток В и В', третьей - С и С', четвертой - D и D', Ε и Е', F и F' для пятой и шестой фазы соответственно. Рабочая камера 4, выполненная из немагнитного материала, располагается во внутренней части индуктора 1. В полости рабочей камеры 4 размещены ферромагнитные элементы 5, выполненные в форме обоюдоострых стержней. Коммутация фаз катушечной обмотки осуществляется блоком управления 6.

Работает устройство следующим образом. Катушечная обмотка 3, расположенная на полюсах 2 индуктора 1 подключаются к блоку управления 6, осуществляющего переключение фаз. Коммутация фаз катушечной обмотки 3, реализуемая с пониженной частотой, динамически изменяемой в зависимости, как от выбранного алгоритма переключения, так и от вязкости обрабатываемого сырья, заставляет основную массу ферромагнитных элементов 5 поочередно притягиваться к соответствующим полюсам 2 индуктора 1 без «замирания» в области полюсов 2, тем самым обеспечивая однонаправленное движение ферромагнитных элементов 5. Чередование коммутирующих катушечных обмоток 3, а также включение фаз, соответствующих моменту перехода основной массы дискретной ферромагнитной части через центр рабочей камеры 4, определяется алгоритмом, заложенным в блок управления 6. Конструкция сосредоточенной шестифазной катушечной обмотки 3, состоящей из двенадцати полуобмоток, по две полуобмотки на фазу подключенных встречно, объясняется как необходимостью обеспечения прохождения элементов через центр рабочей камеры 4, так и возможностью управлению элементами одновременно на диаметрально противоположных сторонах рабочей камеры 4, таким образом, повышая интенсивность движения ферромагнитных элементов 5. Ферромагнитные элементы 5, выполненные в форме обоюдоострых стержней.

Claims

Индукционное устройство смешивания и активации жидкой среды, включающее индуктор, рабочую камеру, набор ферромагнитных элементов, отличающееся тем, что на внутренней стороне индуктора равномерно по окружности располагаются двенадцать полюсов с катушечной обмоткой, а каждая фаза катушечной обмотки состоит из двух полуобмоток, расположенных на диаметрально противоположных полюсах индуктора и встречно соединенных, ферромагнитные элементы выполнены в виде обоюдоострых стержней.