RU2049562C1

RU2049562C1 - Apparatus for activation of process and phase separation

Info

Publication number: RU2049562C1
Authority: RU
Inventors: Николай Петрович Вершинин; Игорь Николаевич Вершинин
Original assignee: Николай Петрович Вершинин; Игорь Николаевич Вершинин
Priority date: 1992-06-23
Filing date: 1992-06-23
Publication date: 1995-12-10

Abstract

FIELD: forest industry. SUBSTANCE: apparatus, using a module in the form of tubular reaction chambers filled with ferromagnetic particles and connected with a collection chamber, is provided at least with one similar module aligned with the first one; the outlet ends of reaction chambers in each module are positioned tangentially to the wall of its collection chamber, each module is enclosed in a casing, and the collection chambers of all modules are interconnected forming a single duct. The apparatus is provided with an additional chamber in the form of a hollow cone, and the other-to the collection chamber and drain pipe. The cylinder height is 2 to 4 times larger than its diameter, the cone angle equals 20 deg. and the drain pipe diameter makes up 0.2 to 0.4 cylinder diameter. Each module is furnished with an annular distributing manifold. EFFECT: enhanced capacity and efficiency of phase separation. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к установкам, в которых для активации физико-химических и механо-физических процессов используют принцип бегущего или вращающегося электромагнитного поля, а для разделения фаз-принцип аппаратов центробежного типа. Изобретение может быть использовано в лесной, химической и других отраслях промышленности, а также для обезвреживания сточных вод промышленных и сельскохозяйственных предприятий, в том числе бытовых сточных вод в особо крупных масштабах. The invention relates to installations in which the principle of a traveling or rotating electromagnetic field is used to activate physicochemical and mechanical-physical processes, and the principle of centrifugal devices is used to separate phases. The invention can be used in forestry, chemical and other industries, as well as for the disposal of wastewater from industrial and agricultural enterprises, including domestic wastewater on an especially large scale.

Известны несколько типов аппаратов вихревого слоя, снабженных дополнительными емкостями [1, 2] Из них аппарат [2] наиболее близок к предлагаемому изобретению и выбран в качестве прототипа. There are several types of devices of the vortex layer equipped with additional containers [1, 2] Of them, the device [2] is closest to the proposed invention and is selected as a prototype.

Указанный аппарат содержит не менее двух реакционных камер в виде труб, заполненных ферромагнитными частицами и соединенных своими выходными концами с перпендикулярной и цилиндрической собирающей камерой, причем каждая реакционная камера снабжена охватывающим ее индуктором вращающегося магнитного поля. Камеры расположены напротив друг друга, а в собирающей камере под каждой из реакционных камер установлены отражатели. The specified apparatus contains at least two reaction chambers in the form of tubes filled with ferromagnetic particles and connected by their output ends to a perpendicular and cylindrical collecting chamber, each reaction chamber being equipped with a rotating magnetic field inductor enclosing it. The chambers are located opposite each other, and reflectors are installed in the collecting chamber under each of the reaction chambers.

Известный аппарат имеет следующие недостатки: собирающая камера играет пассивную роль и служит своего рода рамой и сборником, и поэтому строгие требования об установке каждой пары реакционных камер перпендикулярно к стенке собирающей камеры и напротив друг друга не обоснованы. Кроме того, растет материалоемкость и габариты;
каждая реакционная камера имеет собственный корпус и собственную систему охлаждения, что приводит к увеличению материалоемкости, затрат на изготовление и обслуживание;
система окончательного разделения фаз формируется вне установки;
максимальная производительность аппарата строго фиксирована и в случае роста потребности в переработке необходимо увеличивать число аппаратов, что приведет к увеличению площадей, затрат на обслуживание и т. п.The known apparatus has the following disadvantages: the collecting chamber plays a passive role and serves as a kind of frame and collector, and therefore the strict requirements for installing each pair of reaction chambers perpendicular to the wall of the collecting chamber and opposite to each other are not substantiated. In addition, material consumption and dimensions are growing;
each reaction chamber has its own body and its own cooling system, which leads to an increase in material consumption, manufacturing and maintenance costs;
a final phase separation system is formed outside the installation;
the maximum productivity of the device is strictly fixed and in the case of an increase in the need for processing, it is necessary to increase the number of devices, which will lead to an increase in space, maintenance costs, etc.

Целью изобретения является повышение производительности и эффективности разделения фаз. The aim of the invention is to increase the productivity and efficiency of phase separation.

Указанная цель достигается тем, что установка выполняется из нескольких однотипных модулей, установленных друг над другом и в каждом из которых выходные концы реакционных камер расположены тангенциально к стенке внутренней полости его собирающей камеры, при этом каждый модуль заключен в корпус, а собирающие камеры всех модулей соединены между собой с образованием единого канала. Кроме того установка снабжена дополнительной камерой в виде полого цилиндра с диаметром, равным диаметру собирающих камер, соединенного одним концом с полым конусом, а другим концом с собирающей камерой, и сливным патрубком, введенным внутрь упомянутого канала, причем высота цилиндра в 2-4 раза больше его диаметра, угол конуса равен 20^о, а диаметр сливного патрубка составляет 0,2-0,4 диаметра цилиндра. Каждый модуль выполнен с посадочными гнездами для герметичного соединения собирающих камер между собой и снабжен кольцевым раздающим коллектором, соединенным с входными концами реакционных камер.This goal is achieved by the fact that the installation is made of several modules of the same type, mounted on top of each other and in each of which the output ends of the reaction chambers are located tangentially to the wall of the internal cavity of its collecting chamber, each module is enclosed in a housing, and the collecting chambers of all modules are connected with each other with the formation of a single channel. In addition, the installation is equipped with an additional chamber in the form of a hollow cylinder with a diameter equal to the diameter of the collecting chambers, connected at one end to the hollow cone, and the other end to the collecting chamber, and a drain pipe introduced into the said channel, and the cylinder height is 2-4 times greater its diameter, the angle of the cone is 20 ^about , and the diameter of the drain pipe is 0.2-0.4 of the diameter of the cylinder. Each module is made with landing sockets for tight connection of the collecting chambers to each other and is equipped with an annular distributing collector connected to the input ends of the reaction chambers.

Цилиндрический канал, образованный собирающими камерами всех модулей, представляет собой верхнюю часть гидроциклона. Для формирования полного гидроциклона и, соответственно, для создания условий для разделения фаз (отделения твердой фазы от жидкой), снизу размещена дополнительная цилиндрическая камера с конусом. Таким образом формируется единая установка для активации процессов и разделения твердой и жидкой фаз. Для улавливания особо тонкой фракции твердой фазы установка может быть оборудована дополнительной ступенью улавливания, например, блоками мультигидроциклонов. The cylindrical channel formed by the collecting chambers of all modules is the upper part of the hydrocyclone. To form a complete hydrocyclone and, accordingly, to create conditions for phase separation (separation of the solid phase from the liquid), an additional cylindrical chamber with a cone is placed below. Thus, a single installation is formed for the activation of processes and the separation of solid and liquid phases. To capture a particularly fine fraction of the solid phase, the installation can be equipped with an additional capture stage, for example, multi-hydrocyclone blocks.

На фиг. 1 представлена установка, состоящая из семи модулей, гидроциклона и блоков мультигидроциклонов; на фиг. 2, 3 конструкция одного модуля с 8 реакционными камерами. In FIG. 1 shows an installation consisting of seven modules, a hydrocyclone and multi-hydrocyclone blocks; in FIG. 2, 3 design of one module with 8 reaction chambers.

Установка содержит расчетное количество модулей 1, установленных соосно и каждый из которых имеет кольцевой раздающий коллектор 2, подсоединенный к общей подводящей магистрали 3, дополнительную камеру в виде полого цилиндра 4, сливной патрубок 5, полый конус 6, отводящую трубу 7, систему мультигидроциклонов 8, трубу для отвода очищенной воды 9, трубу для отвода шлама 10, шламоприемник 11 и раму 12 Корпус каждого модуля 1 состоит из наружной цилиндрической стенки 13, внутренней цилиндрической стенки 14, дна 15 и крышки 16. Внутри корпуса установлены индукторы вращающегося магнитного поля 17, закрепленные на реакционных трубчатых камерах 18, выходные концы которых соединены с патрубками 19, приваренными тангенциально к внутренней стенке 14. Камеры 18 входными концами соединены с патрубками 20, а те с кольцевым раздающим коллектором 2. Коллекторы 2 всех модулей 1 соединены с магистралью 3 при помощи патрубков 21 и фланцев 22. Установка содержит также штуцер 23 для ввода охлаждающего агента и штуцер 24 для его отвода. Для обеспечения кольцевого движения хладагента в каждом модуле 1 между штуцерами 23 и 24 установлена глухая перегородка 25. Для обеспечения герметичности при сборке каждый модуль 1 снабжен двумя гнездами верхним 26 и нижним 27. The installation contains a calculated number of modules 1 installed coaxially and each of which has an annular distribution manifold 2 connected to a common supply line 3, an additional chamber in the form of a hollow cylinder 4, a drain pipe 5, a hollow cone 6, a discharge pipe 7, a system of multi-hydrocyclones 8, a pipe for discharging purified water 9, a pipe for discharging sludge 10, a sludge trap 11 and a frame 12 The housing of each module 1 consists of an outer cylindrical wall 13, an inner cylindrical wall 14, a bottom 15 and a cover 16. An ind cores of a rotating magnetic field 17, mounted on the reaction tube chambers 18, the output ends of which are connected to the nozzles 19, tangentially welded to the inner wall 14. The chambers 18 of the input ends are connected to the nozzles 20, and those with an annular distributing collector 2. Collectors 2 of all modules 1 connected to the highway 3 by means of nozzles 21 and flanges 22. The installation also includes a fitting 23 for introducing a cooling agent and a fitting 24 for its removal. To ensure the circular movement of the refrigerant in each module 1 between the fittings 23 and 24, a blind partition 25 is installed. To ensure tightness during assembly, each module 1 is equipped with two sockets upper 26 and lower 27.

Установка работает следующим образом. Installation works as follows.

Включают систему охлаждения индукторов 17, затем питание индукторов 17 и одновременно подачу исходного продукта в реакционные камеры 18 из коллекторов 2. Исходный продукт, обработанный в реакционных камерах 18 ферромагнитными частицами (не показаны), выделяет твердую фазу, которую необходимо отделить. Гетерогенная смесь через патрубки 19, снабженные насадками (не показаны), попадает в собирающие камеры модулей 1, образованные стенками 14, по касательной к этим стенкам. Вследствие воздействия центробежной силы твердые частицы перемещаются к стенкам 14, сползают вниз в дополнительную камеру 4 и через корпус 6 попадают в шламоприемник 11. Осветленный продукт по сливному патрубку 5 и трубопроводу 7 поступает для дальнейшего отделения твердой фракции в блоки мультигидроциклонов 8, из которых шлам по шламопроводу 10 направляют в шламоприемник 11, а чистый продукт идет по трубопроводу 9 к потребителю. The cooling system of the inductors 17 is turned on, then the inductors 17 are fed and at the same time the initial product is fed into the reaction chambers 18 from the collectors 2. The initial product treated in the reaction chambers 18 with ferromagnetic particles (not shown) emits a solid phase, which must be separated. The heterogeneous mixture through the nozzles 19, equipped with nozzles (not shown), enters the collecting chamber of the modules 1, formed by the walls 14, tangentially to these walls. Due to the action of centrifugal force, the solid particles move to the walls 14, slide down into the additional chamber 4 and through the body 6 enter the sludge trap 11. The clarified product passes through the drain pipe 5 and pipeline 7 for further separation of the solid fraction into multi-hydrocyclone blocks 8, of which the sludge sludge pipe 10 is sent to the sludge trap 11, and the clean product goes through the pipe 9 to the consumer.

Представленная на фиг. 1 установка из 7 модулей, каждый из которых содержит 8 индукторов, имеет производительность около 1000 м³/ч. Причем ее производительность может быть увеличена добавкой новых модулей. Каждый модуль работает независимо от остальных. В зависимости от требований один модуль может содержать до 12 реакционных камер с общей производительностью до 150-160 м³/ч. Тем самым обеспечивается большая гибкость установок по производительности.Presented in FIG. 1 installation of 7 modules, each of which contains 8 inductors, has a capacity of about 1000 m ³ / h. Moreover, its performance can be increased by adding new modules. Each module works independently of the others. Depending on the requirements, one module can contain up to 12 reaction chambers with a total capacity of up to 150-160 m ³ / h. This provides greater plant flexibility in performance.

Установлено, что размеры одного модуля, содержащего 8 реакционных камер, составляют: высота 500-600 мм, наружный диаметр 2000-2200 мм, а высота установки с 7 модулями 6000-6500 мм. Общая площадь, занимаемая установкой с вспомогательным оборудованием, составляет 15-16 м².It was found that the dimensions of one module containing 8 reaction chambers are: height 500-600 mm, outer diameter 2000-2200 mm, and installation height with 7 modules 6000-6500 mm. The total area occupied by the installation with auxiliary equipment is 15-16 m ² .

Представленные показатели дают основание утверждать, что установка предлагаемого типа не имеет аналогов по производительности, материалоемкости и величине занимаемых производственных площадей. The presented indicators give reason to argue that the installation of the proposed type has no analogues in terms of productivity, material consumption and the size of the occupied production space.

Claims

1. INSTALLATION FOR ACTIVATION OF PROCESSES AND SEPARATION OF PHASES, containing a module in the form of tubular reaction chambers filled with ferromagnetic particles and connected by their output ends to a cylindrical collecting chamber, each reaction chamber having a rotating magnetic field inductor surrounding it, characterized in that it is equipped with at least one similar module, coaxial with the first, and the output ends of the reaction chambers in each module are located tangentially to the wall of the internal cavity s chamber, each module is enclosed in a housing, and the collecting chambers of all the modules are interconnected to form a single channel.

2. Installation according to claim 1, characterized in that it is equipped with an additional chamber in the form of a hollow cylinder with a diameter equal to the diameter of the collecting chambers, connected at one end with a hollow cone, and the other end with a collecting chamber, and a drain pipe introduced into the said channel while the height of the cylinder is 2 4 times its diameter, the cone angle is 20 ^o , and the diameter of the drain pipe is 0.2 to 0.4 cylinder diameters.

3. Installation according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that each module is made with landing sockets for hermetically connecting collecting chambers to each other.

4. Installation according to paragraphs. 1 to 3, characterized in that each module is equipped with an annular distribution manifold connected to the input ends of the reaction chambers.