RU195600U1 - PHYSICAL AND CHEMICAL REACTOR WITH VORTEX LAYER - Google Patents

PHYSICAL AND CHEMICAL REACTOR WITH VORTEX LAYER Download PDF

Info

Publication number
RU195600U1
RU195600U1 RU2019126762U RU2019126762U RU195600U1 RU 195600 U1 RU195600 U1 RU 195600U1 RU 2019126762 U RU2019126762 U RU 2019126762U RU 2019126762 U RU2019126762 U RU 2019126762U RU 195600 U1 RU195600 U1 RU 195600U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
particles
ferromagnetic particles
reaction chamber
rods
model
Prior art date
Application number
RU2019126762U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Аркадий Владимирович Владимирцев
Анатолий Николаевич Снежин
Андрей Евгеньевич Терентьев
Original Assignee
Аркадий Владимирович Владимирцев
Анатолий Николаевич Снежин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Аркадий Владимирович Владимирцев, Анатолий Николаевич Снежин filed Critical Аркадий Владимирович Владимирцев
Priority to RU2019126762U priority Critical patent/RU195600U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU195600U1 publication Critical patent/RU195600U1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/45Magnetic mixers; Mixers with magnetically driven stirrers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для активации процессов обработки материалов и текучих сред в вихревом слое электромагнитного поля с использованием ферромагнетиков в области энергетики, нефтегазодобывающей, металлургической, химической промышленности, сельского и городского хозяйства, экологической защиты окружающей среды и к другим областям промышленности, а также может использоваться для обработки различных жидких сред и, в частности, для очистки промышленных и бытовых стоков.Физико-химический реактор с вихревым слоем содержит трубчатую реакционную камеру (3) из немагнитного материала, охватываемую снаружи индуктором (1) вращающегося электромагнитного поля и содержащую ферромагнитные частицы (4) в виде стержней. Концы ферромагнитных частиц, согласно полезной модели, имеют заострения, которые проходят наружу сквозь закрепленные на концах частиц неметаллические головки. Предлагаемая полезная модель позволяет повысить эффективность и качество обработки жидкости, продлить эксплуатационную долговечность ФХР, а также снизить материальные издержки. 3 ил.The utility model relates to devices for activating the processing of materials and fluids in the vortex layer of an electromagnetic field using ferromagnets in the field of energy, oil and gas, metallurgy, chemical industry, agriculture and urban economy, environmental protection and other industries, and can also used for the treatment of various liquid media and, in particular, for the treatment of industrial and domestic wastewater. A physicochemical vortex-bed reactor with erzhit tubular reaction chamber (3) of non-magnetic material covering the outside of the inductor (1) of the rotating electromagnetic field and containing ferromagnetic particles (4) in the form of rods. The ends of the ferromagnetic particles, according to the utility model, have peaks that extend outward through the non-metallic heads attached to the ends of the particles. The proposed utility model allows to increase the efficiency and quality of liquid processing, to extend the operational durability of FHR, and also to reduce material costs. 3 ill.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH A USEFUL MODEL IS

Полезная модель относится к устройствам для обработки материалов, в частности к физико-химическому реактору (далее ФХР) с вихревым слоем, который может использоваться в областях энергетики, нефтегазодобывающей, металлургической, химической промышленности, сельского и городского хозяйства, экологической защиты окружающей среды и в других областях промышленности для активации процессов обработки материалов, а также для обработки различных жидких сред и, в частности, для очистки промышленных и бытовых стоков. The utility model relates to devices for processing materials, in particular to a physicochemical reactor (hereinafter FHR) with a vortex layer, which can be used in the fields of energy, oil and gas, metallurgy, chemical industry, agriculture and urban economy, environmental protection and others industries for the activation of material processing processes, as well as for the treatment of various liquid media and, in particular, for the treatment of industrial and domestic wastewater.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Практически все известные аппараты с вихревым слоем и их модификации состоят из внешнего кольцевого индуктора, генерирующего вращающееся электромагнитное поле (далее ЭМП), в полость которого вставлена труба из немагнитного материала, во внутренней полости которой, представляющей собой рабочую зону с повышенными значениями индукции ЭМП, находится дискретное рабочее тело в виде множества ферромагнитных частиц, являющееся аналогом сплошного рабочего тела, такого как, например, ротор асинхронного электродвигателя или сплошной сердечник. Воздействие вращающегося ЭМП на ферромагнитные частицы вызывает интенсивное вращательное и поступательное движение указанных частиц, образующих так называемый «вихревой слой», взаимодействие с которым существенно влияет на обрабатываемую среду, пропускаемую через трубу. Под воздействием ЭМП и вихревого поля в ФХР проявляется множество физико-химических процессов, при этом все известные процессы ускоряются во много раз. В частности, в обрабатываемой среде проявляются явления магнитострикции и кавитации, появляются акустические волны, возникает электролиз, интенсифицируются процессы смешивания, перемешивания и размола, и как следствие, ускоряются химические реакции, и т.п.Almost all known devices with a vortex layer and their modifications consist of an external ring inductor generating a rotating electromagnetic field (hereinafter EMF), into the cavity of which a tube of non-magnetic material is inserted, in the inner cavity of which is a working zone with increased values of EMF induction a discrete working fluid in the form of a plurality of ferromagnetic particles, which is an analogue of a continuous working fluid, such as, for example, an asynchronous electric motor rotor or a solid core. The effect of a rotating EMF on ferromagnetic particles causes intense rotational and translational motion of these particles, forming the so-called "vortex layer", the interaction with which significantly affects the medium being processed through the pipe. Under the influence of the EMF and the vortex field, many physical and chemical processes are manifested in PCR, while all known processes are accelerated many times. In particular, the magnetostriction and cavitation phenomena appear in the medium being treated, acoustic waves appear, electrolysis occurs, mixing, mixing and grinding processes are intensified, and as a result, chemical reactions are accelerated, etc.

Известно устройство для обработки материалов (Логвиненко Д.Д., Шеляков О.П. Интенсификация технологических процессов в аппаратах вихревого слоя. Изд. "Техника", 1976 – [1]), представляющее собой корпус в виде полого цилиндра из немагнитного материала, помещённый внутрь индуктора. Индуктор создает вращающееся ЭМП. Внутрь корпуса полого цилиндра плотно вставлена цилиндрическая втулка из немагнитного материала, являющаяся реакционной камерой устройства, внутри которой находятся ферромагнитные частицы. Под действием вращающегося ЭМП ферромагнитные частицы, выполненные в виде тонких цилиндрических стержней, в качестве которых часто используется рубленая проволока, гвозди и т.п., вращаются в реакционной камере аппарата, следуя за вращением силовых линий создаваемого индуктором ЭМП, в плоскости, нормальной к оси реакционной камеры, и поступательно перемещаются по круговым траекториям вокруг продольной оси реакционной камеры, образуя, тем самым, облако или рой интенсивно движущихся в пространстве реакционной камеры ферромагнитных частиц, называемые вихревым слоем.A device for processing materials (Logvinenko DD, Shelyakov OP Intensification of technological processes in the devices of the vortex layer. Publishing house "Technique", 1976 - [1]), which is a body in the form of a hollow cylinder of non-magnetic material, is known inside the inductor. The inductor creates a rotating EMF. A cylindrical sleeve of non-magnetic material is tightly inserted inside the body of the hollow cylinder, which is the reaction chamber of the device, inside of which there are ferromagnetic particles. Under the action of a rotating EMF, ferromagnetic particles made in the form of thin cylindrical rods, which are often used as chopped wire, nails, etc., rotate in the reaction chamber of the apparatus, following the rotation of the lines of force created by the EMF inductor, in a plane normal to the axis reaction chamber, and translationally move along circular paths around the longitudinal axis of the reaction chamber, thereby forming a cloud or swarm of ferromagnetic parts intensively moving in the space of the reaction chamber It called fluidized bed.

Как было установлено самими авторами документа [1], один из недостатков предложенного устройства заключается в том, что многочисленные ударные воздействия ферромагнитных частиц о стенки вставной втулки приводят к её быстрому разрушению вплоть до возникновения сквозных отверстий уже через 200-1000 часов работ, что требует частой периодической замены вставной втулки, которая выполняет роль защиты рабочей трубы корпуса индуктора. Кроме того, распространение при этом ударно-вибрационных воздействий через стенку вставной втулки на корпус аппарата и далее на полюса и обмотки индуктора ведёт к их преждевременному износу и повреждению, существенно сокращая срок службы индуктора и устройства в целом. Кроме того, многочисленные удары ферромагнитных частиц друг о друга, об обрабатываемую среду (например, сыпучую) и особенно о стенки реакционной камеры приводят к ускоренному истиранию частиц и их износу, что требует их достаточно частой периодической замены. В [1] имеется также проблема залипания и заклинивания ферромагнитных частиц в удерживающих их торцевых решётках.As it was established by the authors of the document [1], one of the disadvantages of the proposed device is that the numerous impacts of ferromagnetic particles on the walls of the insert sleeve lead to its rapid destruction up to the appearance of through holes after 200-1000 hours of operation, which requires frequent periodic replacement of the plug-in sleeve, which performs the role of protecting the working pipe of the inductor housing. In addition, the propagation of shock-vibration effects through the wall of the plug-in sleeve to the apparatus body and further to the poles and windings of the inductor leads to their premature wear and damage, significantly reducing the life of the inductor and the device as a whole. In addition, numerous impacts of ferromagnetic particles against each other, against the medium being processed (for example, granular) and especially against the walls of the reaction chamber lead to accelerated abrasion of the particles and their wear, which requires their rather frequent periodic replacement. In [1], there is also the problem of sticking and jamming of ferromagnetic particles in the end grids holding them.

Кроме того, вращение ЭМП относительно движущихся ферромагнитных частиц приводит к перераспределению в них электрических зарядов, при этом на обоих концах частиц одновременно возникают положительные и отрицательные заряды, которые при вращении ЭМП попеременно меняют знак. Если обрабатываемая жидкость является электролитической, то в ней происходит электролиз. При этом с концов каждого стержня в электролитическую среду стекают электрические заряды, образовавшиеся на концах стержней в данный момент. Однако конфигурация концов стержня, очень важная для эффективного стока электрических зарядов, в известном из [1] устройстве не позволяет обеспечить эффективное протекание электролитических реакций в обрабатываемой среде.In addition, the rotation of the EMF relative to moving ferromagnetic particles leads to a redistribution of electric charges in them, while both ends of the particles simultaneously have positive and negative charges, which alternate sign upon rotation of the EMF. If the liquid being treated is electrolytic, then electrolysis occurs in it. Moreover, from the ends of each rod in the electrolytic medium flows electric charges that are formed at the ends of the rods at the moment. However, the configuration of the ends of the rod, which is very important for the effective flow of electric charges, in the device known from [1], does not allow for the efficient flow of electrolytic reactions in the medium being treated.

Из RU 2224586 [2] известно устройство, которое содержит реакционную камеру в виде трубы, с размещенным в ней дискретным рабочим телом в виде металлических иголок, и расположенный снаружи указанной трубы электромагнитный индуктор, причем рабочее тело выполнено в виде биметаллических иголок с наружной поверхностью из немагнитного металла, например, титана с сердцевиной из ферромагнитного материала. A device is known from RU 2224586 [2], which comprises a reaction chamber in the form of a pipe, with a discrete working fluid placed in it in the form of metal needles, and an electromagnetic inductor located outside the specified pipe, the working fluid being made in the form of bimetallic needles with an outer surface of non-magnetic metal, for example, titanium with a core of ferromagnetic material.

Недостаток решения, известного из [2], заключается в использовании немагнитного металлического покрытия ферромагнитных частиц («иголок»), более прочного по сравнению с материалом самих частиц, что снижает степень и скорость износа самих частиц, однако приводит, соответственно, к увеличению скорости и степени износа стенок реакционной камеры. Кроме того, конфигурация концов биметаллических «иголок», стандартно имеющих форму цилиндрических стержней, снижает эффективность протекания электролитических реакций в обрабатываемой среде.A disadvantage of the solution known from [2] is the use of a non-magnetic metal coating of ferromagnetic particles (“needles”), which is more durable than the material of the particles themselves, which reduces the degree and speed of wear of the particles themselves, however, it leads to an increase in the speed and the degree of wear of the walls of the reaction chamber. In addition, the configuration of the ends of bimetallic "needles", which are standardly shaped as cylindrical rods, reduces the efficiency of electrolytic reactions in the medium being treated.

Из SU 1740060 [3] известен ферромагнитный мелющий элемент, содержащий металлический стержень с кольцевыми пазами, неметаллическую оболочку, выполненную из двух частей одинаковой длины, размещенных на концевых участках металлического стержня.From SU 1740060 [3] a ferromagnetic grinding element is known comprising a metal rod with annular grooves, a nonmetallic shell made of two parts of the same length located at the end sections of the metal rod.

Недостатком известного из [3] устройства является наличие неметаллических оболочек на концах ферромагнитных стержней, что блокирует сток поляризационных зарядов, вызванных вращающимся ЭМП, с концов стержней в обрабатываемую текучую среду, практически подавляя в ней явления электролиза. A disadvantage of the device known from [3] is the presence of non-metallic shells at the ends of the ferromagnetic rods, which blocks the drain of polarization charges caused by the rotating EMF from the ends of the rods into the processed fluid, practically suppressing electrolysis phenomena in it.

Таким образом, является актуальной проблема повышения эффективности обработки жидкости, а также долговечности и надёжности работы ФХР.Thus, the urgent problem of increasing the efficiency of liquid processing, as well as the durability and reliability of the FHR.

Выявленные недостатки конструкций, известных из [1], [2] и [3], предлагается устранить благодаря предлагаемой полезной модели. The identified shortcomings of the constructions known from [1], [2] and [3] are proposed to be eliminated thanks to the proposed utility model.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИDISCLOSURE OF THE ESSENCE OF A USEFUL MODEL

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение эффективности и качества обработки сред, продление долговечности ФХР и надежности его работы, а также снижение эксплуатационных издержек. The technical result of the proposed utility model is to increase the efficiency and quality of processing media, extending the durability of PCR and the reliability of its operation, as well as reducing operating costs.

Указанный технический результат достигается ФХР, который содержит трубчатую реакционную камеру, охваченную снаружи электромагнитным индуктором вращающегося ЭМП. Внутри реакционной камеры размещены ферромагнитные частицы.The specified technical result is achieved by FHR, which contains a tubular reaction chamber, enveloped from the outside by an electromagnetic inductor of a rotating EMF. Ferromagnetic particles are placed inside the reaction chamber.

Согласно полезной модели ферромагнитные частицы выполнены в виде стержней, концы которых имеют заострения, проходящие наружу сквозь закрепленные на концах частиц неметаллические головки.According to a utility model, ferromagnetic particles are made in the form of rods, the ends of which have points that extend outward through non-metallic heads fixed at the ends of the particles.

В одном из вариантов реализации заострения стержней частиц выполнены в форме заостренной луковицы.In one embodiment, the implementation of the sharpening of the rods of particles is made in the form of a pointed bulb.

В одном из вариантов реализации на концах стержней ферромагнитных частиц выполнены проточки, рифления, накатки или насечки для прочного закрепления неметаллических головок на концах частиц.In one embodiment, grooves, grooves, knurls or notches are made at the ends of the rods of the ferromagnetic particles to firmly secure the non-metallic heads at the ends of the particles.

В одном из вариантов реализации неметаллические головки выполнены в виде износостойких колпачков. In one embodiment, the non-metallic heads are made in the form of wear-resistant caps.

В одном из вариантов реализации заострения имеют форму сужающихся иголок.In one embodiment, the points are in the form of tapering needles.

В одном из вариантов реализации неметаллические головки имеют округлую форму и выполнены из немагнитного износостойкого материала, в частности, из полимера или композита.In one embodiment, the non-metallic heads are rounded and made of non-magnetic wear-resistant material, in particular, a polymer or composite.

Таким образом, сущность полезной модели состоит в предложении ферромагнитной частицы для использования в качестве элемента дискретного рабочего тела, размещаемого в реакционной зоне ФХР с вихревым слоем, выполненной в виде стержня, концы которого имеют заострения, проходящие наружу сквозь закрепленные на концах частиц неметаллические головки.Thus, the essence of the utility model is to propose a ferromagnetic particle to be used as an element of a discrete working fluid placed in the reaction zone of the PCR with a vortex layer made in the form of a rod, the ends of which have points that extend outward through non-metallic heads fixed at the ends of the particles.

Предложенная конструкция частиц, благодаря предусмотренным на их концах защитным неметаллическим головкам, защищает концы частиц и их заострения в виде иголок от ударов и трения о стенки реакционной камеры, что препятствует быстрому истиранию как самих частиц, так и их игольчатых концов, и таким образом продлевает срок их службы, что особенно важно при обработке электролитических сред. The proposed design of the particles, thanks to the protective non-metallic heads provided at their ends, protects the ends of the particles and their sharpening in the form of needles from impacts and friction against the walls of the reaction chamber, which prevents the rapid abrasion of both the particles themselves and their needle ends, and thus extends the life their service, which is especially important when processing electrolytic media.

Применение защитных неметаллических головок ферромагнитных частиц по настоящей полезной модели, прочно зафиксированных на концах цилиндрического основания частиц, также позволяет демпфировать удары частиц о стенки реакционной камеры, защищая её от разрушения и снижая ударно-вибрационные воздействия, в том числе, на индуктор и его обмотки. The use of protective non-metallic heads of ferromagnetic particles according to this utility model, firmly fixed at the ends of the cylindrical base of the particles, also allows you to dampen the impact of particles on the walls of the reaction chamber, protecting it from destruction and reducing shock-vibration effects, including on the inductor and its windings.

Выполнение концов ферромагнитных частиц с закрепленными на них неметаллическими головками, через которые проходят наружу заострения концов ферромагнитных частиц, увеличивает диаметр оконечностей ферромагнитных частиц, что также способствует предотвращению заклинивания или застревания частиц в ячейках удерживающих решеток реакционной камеры, что дополнительно способствует повышению надёжности работы ФХР.The execution of the ends of ferromagnetic particles with non-metallic heads fixed on them, through which the sharpening of the ends of the ferromagnetic particles pass out, increases the diameter of the ends of the ferromagnetic particles, which also helps to prevent jamming or jamming of particles in the cells of the holding lattices of the reaction chamber, which further improves the reliability of the PCR.

Предлагаемая полезная модель позволяет повысить эффективность и качество обработки жидкости, продлить долговечность ФХР и надежности его работы, а также снизить эксплуатационные материальные издержки.The proposed utility model allows to increase the efficiency and quality of liquid processing, extend the durability of PCR and the reliability of its operation, as well as reduce operational material costs.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

На Фиг.1 представлена общая схема в продольном разрезе предлагаемого ФХР, Figure 1 presents a General diagram in longitudinal section of the proposed FHR,

где 1 – индуктор, 2 – корпус индуктора, 3 - реакционная камера, 4  – ферромагнитные частицы, 5 – удерживающая решетка. where 1 is the inductor, 2 is the body of the inductor, 3 is the reaction chamber, 4 is the ferromagnetic particles, 5 is the holding lattice.

На фиг. 2 изображена ограничивающая решетка реакционной камеры. In FIG. 2 shows the confining grid of the reaction chamber.

На Фиг. 3а изображена ферромагнитная частица в виде цилиндрического стержня, In FIG. 3a shows a ferromagnetic particle in the form of a cylindrical rod,

где 6 - рифление, 7 – заострение (острие), 8 - износостойкая неметаллическая головка. where 6 - corrugation, 7 - sharpening (tip), 8 - wear-resistant non-metallic head.

На Фиг. 3б изображена частично изношенная ферромагнитная частица. In FIG. 3b shows a partially worn ferromagnetic particle.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИIMPLEMENTATION OF A USEFUL MODEL

Физико-химический реактор с вихревым слоем (фиг. 1) содержит трубчатую реакционную камеру 3 из немагнитного материала с охватывающим ее снаружи индуктором 1 вращающегося ЭМП с корпусом 2 и обмотками. Внутри реакционной камеры 3 ФХР расположено дискретное рабочее тело в виде множества ферромагнитных частиц 4, удерживаемых в активной зоне реакционной камеры торцевыми удерживающими решётками 5. Дискретное рабочее тело в виде множества ферромагнитных частиц 4 по существу выполняет в ФХР функцию рабочей среды или рабочего органа, в частности перемешивающего или измельчающего/размалывающего элемента, и является неотъемлемой частью ФХР. Ферромагнитные частицы 4 выполнены в виде удлиненных по существу цилиндрических стержней с концами в форме луковиц с заострениями, имеющими вид удлиненного игольчатого острия.The physicochemical vortex-layer reactor (Fig. 1) comprises a tubular reaction chamber 3 of non-magnetic material with a rotating EMF inductor 1 enclosing it from the outside with a housing 2 and windings. A discrete working fluid in the form of a plurality of ferromagnetic particles 4, which are held in the active zone of the reaction chamber by end holding grids 5, is located inside the PCR reaction chamber 3. The discrete working fluid in the form of a plurality of ferromagnetic particles 4 essentially performs the function of a working medium or working body in the PCF, in particular mixing or grinding / grinding element, and is an integral part of FHR. The ferromagnetic particles 4 are made in the form of elongated essentially cylindrical rods with ends in the form of bulbs with peaks, having the form of an elongated needle point.

Форма луковицы образуется при закруглении цилиндрической поверхности ферромагнитной частицы, выполненной в виде по существу цилиндрического стержня, в направлении к его продольной оси - вначале выпукло, т.е. с положительной кривизной, а затем, вблизи его продольной оси, – вогнуто, т.е. с отрицательной кривизной, образуя тем самым в центре стержня, т.е. по существу вблизи его продольной оси, заострение, напоминающее форму заостренной луковицы или форму сферы с заострением. The shape of the bulb is formed when the cylindrical surface of a ferromagnetic particle is rounded, made in the form of a substantially cylindrical rod, in the direction to its longitudinal axis - initially convex, i.e. with positive curvature, and then, near its longitudinal axis, is concave, i.e. with negative curvature, thereby forming in the center of the rod, i.e. essentially near its longitudinal axis, a point resembling the shape of a pointed bulb or the shape of a sphere with a point.

Как известно из области электротехники, такая форма заострения стержня ферромагнитной частицы, выполняющей в электролитической среде роль электрода, близкая к поверхности шара, является оптимальной для равномерного распределения на его головке поверхностной плотности электрического заряда. Наличие же острия на шаровидной поверхности стержня приводит к резкому пиковому повышению концентрации заряда в этом месте и, соответственно, повышению напряжённости электрического поля в среде около его кончика, способствующему дальнейшему стоку заряда (электрическому разряду) с острия стержня через окружающую токопроводящую среду в направлении зарядов противоположного знака, находящихся в обрабатываемой электролитической среде. As is known from the field of electrical engineering, this form of sharpening of the rod of a ferromagnetic particle, which plays the role of an electrode in an electrolytic medium and is close to the surface of the ball, is optimal for uniform distribution of the surface density of electric charge on its head. The presence of a tip on the spherical surface of the rod leads to a sharp peak increase in the charge concentration at this place and, accordingly, an increase in the electric field strength in the medium near its tip, which contributes to a further drain of the charge (electric discharge) from the tip of the rod through the surrounding conductive medium in the direction of charges of the opposite sign located in the processed electrolytic medium.

Боковая поверхность концов стержней вдоль их цилиндрической поверхности вблизи заострения снабжена проточками, рифлениями, накаткой или насечками 6, посредством которых на оконечностях стержней закреплены неметаллические головки 8, причём кончики заострений 7 концов частиц проходят сквозь неметаллические головки 8 наружу с обеспечением возможности их электрического контакта с обрабатываемой в ФХР текучей средой (см. Фиг. 3 а, б). Однако, фиксация неметаллических головок 8 на концах стержней ферромагнитных частиц может быть осуществлена и иным образом, например, посредством соединения с геометрическим замыканием, соединения с натягом, фрикционного или клеевого соединения.The lateral surface of the ends of the rods along their cylindrical surface near the sharpening is provided with grooves, corrugations, knurling or notches 6, by means of which non-metallic heads 8 are fixed on the ends of the rods, and the tips of the sharpening 7 of the ends of the particles pass through the non-metallic heads 8 to the outside to allow electrical contact with the workpiece in FHR fluid (see Fig. 3 a, b). However, the fixation of the non-metallic heads 8 at the ends of the rods of the ferromagnetic particles can be carried out in another way, for example, by means of a geometrical connection, an interference fit, a friction or adhesive connection.

В одном из вариантов реализации неметаллические головки 8 выполнены в виде износостойких защитных демпфирующих колпачков из немагнитного износостойкого материала, например, полимера или композита, причём кончики заострений на концах частиц выполнены такой длины, что они проходят через них наружу через указанные колпачки для обеспечения электрического контакта заострений частиц с обрабатываемой текучей средой. In one embodiment, the non-metallic heads 8 are made in the form of wear-resistant protective damping caps made of non-magnetic wear-resistant material, for example, polymer or composite, and the tips of the points at the ends of the particles are made so long that they pass through them outward through these caps to ensure electrical contact of the points particles with a processed fluid.

Работает ФХР следующим образом. Магнитный индуктор 1, подключенный к сети переменного тока, создает в своей рабочей зоне, и соответственно в реакционной камере 3, вращающееся ЭМП. Обрабатываемая текучая среда, подаваемая в рабочую зону реакционной камеры 3, проходит через торцевые решетки 5, расположенные с торцов реакционной камеры 3. Воздействие вращающегося ЭМП на ферромагнитные частицы 4, размещенные в реакционной камере 3, приводит их к интенсивному вращению и поступательному движению, что образует вихревой слой ферромагнитных частиц, создающий турбулентность жидкости. Кроме того, в ферромагнитных частицах удлинённой формы возникает магнитострикция и электрическая поляризация, совместное действие которых вызывает в обрабатываемой среде кавитацию, распространение акустических волн и электролиз. Всё это, в свою очередь, приводит к размолу твёрдых частиц и примесей в обрабатываемой среде, интенсивному смешиванию и перемешиванию, интенсификации и катализу химических реакций, коагуляции, электрокоагуляции, флокуляции, что, в частности, способствует солеобразованию и агрегированию примесей и облегчает их последующее отделение от жидкости.FHR works as follows. A magnetic inductor 1 connected to an alternating current network creates a rotating EMF in its working zone, and accordingly in the reaction chamber 3. The processed fluid supplied to the working zone of the reaction chamber 3 passes through the end grids 5 located at the ends of the reaction chamber 3. The action of a rotating electromagnetic field on the ferromagnetic particles 4 placed in the reaction chamber 3 leads to intense rotation and translational motion, which forms vortex layer of ferromagnetic particles, creating fluid turbulence. In addition, magnetostriction and electric polarization arise in elongated ferromagnetic particles, the combined action of which causes cavitation, propagation of acoustic waves and electrolysis in the processed medium. All this, in turn, leads to the grinding of solid particles and impurities in the treated medium, intensive mixing and mixing, intensification and catalysis of chemical reactions, coagulation, electrocoagulation, flocculation, which, in particular, promotes salt formation and aggregation of impurities and facilitates their subsequent separation from fluid.

Вращающееся ЭМП вызывает в ферромагнетиках перераспределение электрических зарядов, при этом на обоих концах каждой частицы одновременно возникают положительные и отрицательные заряды, которые, при вращении ЭМП относительно стержня, попеременно меняют знак. В загрязнённой жидкости, обрабатываемой ферромагнитными частицами, происходят процессы солеобразования, поэтому она всегда является электролитической, и в ней протекает электролиз. С концов иголок каждой ферромагнитной частицы в электролитическую среду стекают электрические заряды, образовавшиеся на её концах в данный момент. Наличие заострений на концах ферромагнитных частиц (Фиг. 3а, б) способствует пиковому повышению поверхностной плотности (концентрации) электрических зарядов на концах иголок и более эффективному стоку и движению этих зарядов через жидкую среду к зарядам противоположного знака, что приводит к интенсификации протекания электролитических реакций в ФХР и, соответственно, к повышению эффективности и качества обработки жидкости.A rotating EMF causes a redistribution of electric charges in ferromagnets, with positive and negative charges simultaneously appearing at both ends of each particle, which, when the EMF rotates relative to the rod, alternately changes sign. In a contaminated liquid treated with ferromagnetic particles, salt formation occurs, so it is always electrolytic and electrolysis proceeds in it. From the ends of the needles of each ferromagnetic particle, electric charges that have formed at its ends at the moment flow into the electrolytic medium. The presence of tapering at the ends of ferromagnetic particles (Fig. 3a, b) contributes to a peak increase in the surface density (concentration) of electric charges at the ends of the needles and a more efficient drain and movement of these charges through a liquid medium to charges of the opposite sign, which leads to an intensification of the course of electrolytic reactions in FHR and, accordingly, to increase the efficiency and quality of the liquid treatment.

Несмотря на то, что долговременная эксплуатация ФХР приводит к постепенному стиранию защитных неметаллических головок 8 ферромагнитных частиц 4 и игольчатых заострений на концах ферромагнитных частиц, однако их функциональное назначение при этом не страдает, поскольку при частичном истирании головки и заострения частицы в виде иголки, как показано на фиг. 3б, её заостренный кончик всегда выступает наружу через защитную головку и продолжает служить концентратором накопленного на конце стержня электрического заряда для обеспечения проявления электролиза в обрабатываемой текучей среде. Продление срока службы ферромагнитных частиц предлагаемой конструкции, а вместе с тем реакционной камеры и индуктора, снижает, соответственно, материальные затраты на их периодическую замену и ремонт.Despite the fact that the long-term operation of PCR leads to the gradual erasure of the protective non-metallic heads 8 of the ferromagnetic particles 4 and the needle points at the ends of the ferromagnetic particles, their functional purpose does not suffer, since during partial abrasion of the head and sharpening of the particle in the form of a needle, as shown in FIG. 3b, its pointed tip always protrudes outward through the protective head and continues to serve as a concentrator of the electric charge accumulated at the end of the rod to ensure the manifestation of electrolysis in the processed fluid. Extension of the service life of the ferromagnetic particles of the proposed design, and at the same time the reaction chamber and inductor, reduces, respectively, the material costs for their periodic replacement and repair.

Предлагаемая полезная модель позволяет повысить эффективность и качество обработки растворов, продлить долговечность ФХР и надежности его работы, а также снизить эксплуатационные материальные издержки.The proposed utility model allows to increase the efficiency and quality of processing solutions, extend the durability of PCR and the reliability of its operation, as well as reduce operational material costs.

Claims (6)

1. Физико-химический реактор с вихревым слоем, содержащий трубчатую реакционную камеру с охватывающим ее снаружи индуктором вращающегося ЭМП, содержащую ферромагнитные частицы в виде стержней, отличающийся тем, что концы стержней ферромагнитных частиц имеют заострения, которые проходят наружу сквозь закрепленные на концах частиц неметаллические головки.1. Physico-chemical reactor with a vortex layer, containing a tubular reaction chamber with a rotating electromagnetic field inductor enveloping it from the outside, containing ferromagnetic particles in the form of rods, characterized in that the ends of the rods of the ferromagnetic particles have tapering that extend outward through the non-metallic heads attached to the ends of the particles . 2. Физико-химический реактор по п. 1, в котором заострения стержней частиц выполнены в форме заостренной луковицы.2. The physicochemical reactor according to claim 1, wherein the sharpening of the particle rods is made in the form of a pointed bulb. 3. Физико-химический реактор по п. 1, в котором на концах ферромагнитных частиц выполнены рифления, насечки, накатка или проточки для закрепления неметаллических головок.3. The physicochemical reactor according to claim 1, wherein corrugations, notches, knurling or grooves are made at the ends of the ferromagnetic particles to secure non-metallic heads. 4. Физико-химический реактор по любому из пп. 1-3, в котором неметаллические головки выполнены в виде износостойких колпачков.4. Physico-chemical reactor according to any one of paragraphs. 1-3, in which non-metallic heads are made in the form of wear-resistant caps. 5. Физико-химический реактор по любому из пп. 1-4, в котором заострения имеют форму сужающихся иголок. 5. Physicochemical reactor according to any one of paragraphs. 1-4, in which the points are in the form of tapering needles. 6. Физико-химический реактор по любому из пп. 1-5, в котором неметаллические головки имеют округлую форму и выполнены из немагнитного износостойкого материала, в частности, из полимера или композита.6. Physicochemical reactor according to any one of paragraphs. 1-5, in which non-metallic heads are rounded and made of non-magnetic wear-resistant material, in particular, from a polymer or composite.
RU2019126762U 2019-08-23 2019-08-23 PHYSICAL AND CHEMICAL REACTOR WITH VORTEX LAYER RU195600U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019126762U RU195600U1 (en) 2019-08-23 2019-08-23 PHYSICAL AND CHEMICAL REACTOR WITH VORTEX LAYER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019126762U RU195600U1 (en) 2019-08-23 2019-08-23 PHYSICAL AND CHEMICAL REACTOR WITH VORTEX LAYER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU195600U1 true RU195600U1 (en) 2020-01-31

Family

ID=69416130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019126762U RU195600U1 (en) 2019-08-23 2019-08-23 PHYSICAL AND CHEMICAL REACTOR WITH VORTEX LAYER

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU195600U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2742634C1 (en) * 2020-06-08 2021-02-09 Николай Иванович Спиридонов Method for producing polymetallic nanopowders

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0024809B1 (en) * 1979-07-31 1982-11-17 Exxon Research And Engineering Company Apparatus for cross-flow contacting of a fluid with particulate solids in a magnetically-stabilized bed of said solids, and processes using same
JPS58112033A (en) * 1981-12-24 1983-07-04 Fuji Electric Co Ltd Apparatus for electromagnetically stirring and mixing beverage
DD213909B1 (en) * 1983-03-02 1987-11-04 Hermsdorf Keramik Veb DEVICE FOR TREATING FLUIDS WITH MAGNETIC FIELDS
SU1834854A3 (en) * 1991-09-19 1993-08-15 Hижheboлжckий Haучho-Иccлeдobateльckий Иhctиtуt Гeoлoгии И Гeoфизиkи Device for magnetic treatment of liquid
RU2049563C1 (en) * 1992-06-23 1995-12-10 Николай Петрович Вершинин Apparatus for activation of processes
RU83432U1 (en) * 2007-10-18 2009-06-10 Российская Академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) PHYSICAL AND CHEMICAL REACTOR
RU2524727C2 (en) * 2012-10-31 2014-08-10 Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "Солвэй" Vortex layer apparatus

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0024809B1 (en) * 1979-07-31 1982-11-17 Exxon Research And Engineering Company Apparatus for cross-flow contacting of a fluid with particulate solids in a magnetically-stabilized bed of said solids, and processes using same
JPS58112033A (en) * 1981-12-24 1983-07-04 Fuji Electric Co Ltd Apparatus for electromagnetically stirring and mixing beverage
DD213909B1 (en) * 1983-03-02 1987-11-04 Hermsdorf Keramik Veb DEVICE FOR TREATING FLUIDS WITH MAGNETIC FIELDS
SU1834854A3 (en) * 1991-09-19 1993-08-15 Hижheboлжckий Haучho-Иccлeдobateльckий Иhctиtуt Гeoлoгии И Гeoфизиkи Device for magnetic treatment of liquid
RU2049563C1 (en) * 1992-06-23 1995-12-10 Николай Петрович Вершинин Apparatus for activation of processes
RU83432U1 (en) * 2007-10-18 2009-06-10 Российская Академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) PHYSICAL AND CHEMICAL REACTOR
RU2524727C2 (en) * 2012-10-31 2014-08-10 Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "Солвэй" Vortex layer apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2742634C1 (en) * 2020-06-08 2021-02-09 Николай Иванович Спиридонов Method for producing polymetallic nanopowders

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU195600U1 (en) PHYSICAL AND CHEMICAL REACTOR WITH VORTEX LAYER
RU2725657C1 (en) Physical and chemical reactor with vortex layer and ferromagnetic particle for such reactor
CN102360717A (en) Liquid magnetizer with variant Halbach permanent magnet array
CN204711704U (en) A kind of device being applicable to the efficient polishing of non-magnetic work piece inner surface
RU198283U1 (en) PHYSICAL AND CHEMICAL REACTOR WITH VORTEX LAYER
RU2725655C1 (en) Physical and chemical reactor with vortex layer and ferromagnetic particle for such reactor
RU195601U1 (en) PHYSICAL AND CHEMICAL REACTOR WITH VORTEX LAYER
KR102026536B1 (en) Ionizer with spiral groove with torsion field forming function
JP2007021424A (en) Liquid treatment device
JP2006289287A (en) Fluid activating tool
CN202358950U (en) Halbach permanent-magnet array water treater
JP4851625B2 (en) Water activation device
KR20130138375A (en) Polishing apparatus and chemical mechanical polishing method of the inisde of a pipe using the apparatus
RU197601U1 (en) PHYSICAL AND CHEMICAL REACTOR WITH VORTEX LAYER
JP2002263655A (en) Production apparatus for magnetically treated water and apparatus for magnetically treating liquid fuel
RU197602U1 (en) PHYSICAL AND CHEMICAL REACTOR WITH VORTEX LAYER
Mikulionok Classification of nozzles of mass transfer apparatuses
CN205472837U (en) A device for strengthening magnetization induced electromotive force of water
KR20110111860A (en) Treatment equipment of magnetization water
RU195803U1 (en) PHYSICAL AND CHEMICAL REACTOR WITH VORTEX LAYER
RU2729078C1 (en) Physical-chemical reactor with vortex layer
RU69415U1 (en) LIQUID ACTIVATION DEVICE
RU205067U1 (en) Electromechanical converter with discrete secondary part
RU169608U1 (en) Induction device for mixing and activating a liquid medium
CN203159298U (en) Combined spiral liquid magnetizer