RU95554U1

RU95554U1 - UNIVERSAL MULTI-PURPOSE MODULE

Info

Publication number: RU95554U1
Application number: RU2010110029/22U
Authority: RU
Original assignee: Ранцев-Картинов Валентин Андреевич; Афанасьева Виктория Викторовна
Priority date: 2010-03-18
Filing date: 2010-03-18
Publication date: 2010-07-10

Abstract

Универсальный многоцелевой модуль представляет собой устройство с вихревым ферромагнитным слоем, включающее в себя индуктор с электромагнитными катушками, центрально расположенную напротив радиальных частей индуктора, ограниченную вдоль оси закрепленными во втулке сетками, по радиусу - диаметром втулки одну цилиндрическую рабочую зону, частично заполненную ферромагнитными частицами с большой коэрцитивной силой, отличающийся тем, что индуктор состоит из 12 Г-образных отдельных блоков, в продольной части которых установлены электромагнитные катушки, из медной трубки, охлаждаемой потоком трансформаторного масла или воды, и двух кольцевых магнитопроводов, намотанных лентой из трансформаторного железа, в нем увеличено вдвое отношение продольного размера рабочей зоны к ее диаметру, существенно увеличивающее эффективность устройства за счет снижения при этом величины рассеянного магнитного потока. A universal multi-purpose module is a device with a vortex ferromagnetic layer, which includes an inductor with electromagnetic coils, centrally located opposite the radial parts of the inductor, bounded along the axis by grids fixed in the sleeve, and a radius equal to the diameter of the sleeve of one cylindrical working zone partially filled with ferromagnetic particles with a large coercive force, characterized in that the inductor consists of 12 L-shaped individual blocks, in the longitudinal part of which are installed an electron magnet coils from a copper tube cooled by a stream of transformer oil or water, and two ring magnetic cores wound with a tape made of transformer iron, it doubles the ratio of the longitudinal size of the working zone to its diameter, significantly increasing the efficiency of the device by reducing the magnitude of the scattered magnetic flow.

Description

Полезная модель 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 т.д.The utility model relates to the field of grinding and mixing bulk / liquid media and can be used as a highly efficient mill (grinding to nanoscale), a mixer, an activator of physical and chemical processes in various industries in the production of new types of building materials, paints, perfume composites, etc. d.

Известно индукционное устройство для перемешивания и измельчения жидких и сыпучих сред, активатор Лонгвиненко, представляющий собой корпус с расположенным внутри него индуктором, в полостях которого находятся электромагнитные катушки, намотанные медной шиной. («Интесификатор технологических процессов на основе активатора с вихревым ферромагнитным слоем», изд-во «Техника», 1975 г.). Центрально расположенная цилиндрическая рабочая зона, ограниченная втулкой, частично заполнена-ферромагнитными частицами. Для охлаждения индуктор с катушками помещен в трансформаторное масло. Индуктор выполнен 6-полюсным, катушки расположены на радиальных частях полюсов. Индуктор устройства собирается из вырубленных прессом 6-ти полюсных листов трансформаторного железа, что намного удорожает, усложняет его изготовление и ведет к большим отходам исходного материала, увеличению материалоемкости, сложности монтажа и охлаждения электромагнитных катушек, а также оперативного обслуживания устройства в целом. Конструкция, в конечном счете, ведет к невозможности получить высокое значение магнитной индукции в рабочей зоне.Known induction device for mixing and grinding liquid and granular media, activator Longvinenko, which is a housing with an inductor located inside it, in the cavities of which are electromagnetic coils wound with a copper bus. ("An intensifier of technological processes based on an activator with a vortex ferromagnetic layer", publishing house "Technique", 1975). A centrally located cylindrical working area bounded by a sleeve is partially filled with ferromagnetic particles. For cooling, an inductor with coils is placed in transformer oil. The inductor is made of 6-pole, the coils are located on the radial parts of the poles. The device inductor is assembled from 6-pole sheets of transformer iron cut by the press, which makes it much more expensive, complicates its manufacture and leads to large waste of source material, increased material consumption, complexity of installation and cooling of electromagnetic coils, as well as operational maintenance of the device as a whole. The design ultimately leads to the inability to obtain a high value of magnetic induction in the working area.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является индукционное устройство для перемешивания и измельчения жидких и сыпучих сред, содержащее стойку, на которой установлен индуктор с электромагнитными катушками и основной трубой, вставленной в нее втулкой с двумя рабочими зонами, выделенными сетками и частично заполненными ферромагнитными частицами. (Патент на полезную модель №91890, регистрационный №2009146192; МПК B01F 13/08, 15.12.2009 г.). К недостаткам данного устройства можно отнести наличие достаточно большого рассеянного потока магнитного поля в краевых областях рабочих зон установки, снижающего ее эффективность и ведущего к увеличению паразитного нагрева.The closest in technical essence and the achieved effect is an induction device for mixing and grinding liquid and granular media, containing a rack, on which an inductor with electromagnetic coils and a main pipe, a sleeve inserted into it with two working zones, highlighted grids and partially filled with ferromagnetic particles . (Utility Model Patent No. 91890, Registration No. 2009146192; IPC B01F 13/08, December 15, 2009). The disadvantages of this device include the presence of a sufficiently large scattered magnetic field flux in the boundary regions of the working areas of the installation, which reduces its effectiveness and leads to an increase in spurious heating.

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности перемешивания и измельчения различных сред за счет повышения плотности энергии магнитного поля в рабочей зоне путем увеличения отношения протяженности рабочей зоны к ее диаметру вплоть до ~ 4-х и значительного тем самым снижением краевого рассеянного потока магнитной индукции поля.The objective of the proposed utility model is to increase the mixing and grinding efficiency of various media by increasing the energy density of the magnetic field in the working zone by increasing the ratio of the length of the working zone to its diameter up to ~ 4 and thereby significantly reducing the scattered edge flux of the magnetic field induction.

Для этого предложено устройство с вихревым ферромагнитным слоем, названый авторами «Универсальный многоцелевой модуль». Это устройство представляет собой последовательное сочленение двух немного конструктивно измененных индукторов устройства-прототипа с: их электромагнитными катушками; с закороткой магнитных потоков краевых рабочих зон этих индукторов кольцевыми магнитопроводами индуктора предлагаемой полезной модели, выполненными из ленты трансформаторного железа; ограниченной сетками внутри втулки, вставленной в основную трубу, одной сформированной при этом центрально расположенной и увеличенной по длине вдвое цилиндрической рабочей зоной (частично заполненной ферромагнитными частицами с большой коэрцитивной силой). Таким образом, индуктор предлагаемой полезной модели состоит из 12-ти Г-образных отдельных блоков с электромагнитными катушками и двух кольцевых магнитопроводов индуктора.For this, a device with a vortex ferromagnetic layer is proposed, called by the authors "Universal Multipurpose Module". This device is a serial joint of two slightly structurally modified inductors of the prototype device with: their electromagnetic coils; with a short-circuit of magnetic fluxes of the edge working zones of these inductors by the ring magnetic circuits of the inductor of the proposed utility model made of transformer iron tape; bounded by nets inside the sleeve, inserted into the main pipe, one thus formed of a centrally located and doubled in length cylindrical working area (partially filled with ferromagnetic particles with high coercive force). Thus, the inductor of the proposed utility model consists of 12 L-shaped individual blocks with electromagnetic coils and two ring magnetic circuits of the inductor.

На фигуре 1 дана принципиальная схема устройства, где 1 - стойка; 2 - кольцевые магнитопроводы индуктора; 3 - основная труба, отделяющая область индуктора от области рабочей зоны и обеспечивающая состыковку устройства с периферией в технологической цепочке; 4 - втулка, обеспечивающая юстировку рабочих областей модуля относительно магнитных полюсов индуктора; 5 - рабочая зона модуля, частично заполненная элементами рабочего тела, выполненными из магнитно-жесткого материала с большой коэрцитивной силой; 6 - электромагнитные катушки, выполненные из медных трубок охлаждаемых потоком трансформаторного масла или воды; 7 - индуктор, выполненный из 12-ти отдельных «Г»-образных блоков из трансформаторного железа; 8 - сетки, ограничивающие по высоте рабочую зону устройства и препятствующие выносу элементов рабочего тела потоком готовой продукции за ее область. На фигуре 2 - дан вид устройства сверху по центральному сечению.The figure 1 is a schematic diagram of a device, where 1 is a rack; 2 - ring magnetic circuits of the inductor; 3 - the main pipe that separates the inductor from the area of the working area and provides a docking device with the periphery in the process chain; 4 - a sleeve that provides alignment of the working areas of the module relative to the magnetic poles of the inductor; 5 - the working area of the module, partially filled with elements of the working fluid made of magnetically hard material with a large coercive force; 6 - electromagnetic coils made of copper tubes cooled by a stream of transformer oil or water; 7 - an inductor made of 12 separate "G" -shaped blocks of transformer iron; 8 - mesh, limiting the height of the working area of the device and preventing the removal of the elements of the working fluid by the flow of finished products beyond its area. In figure 2 - given a top view of the device in the central section.

На стойке 1 установлены кольцевые магнитопроводы индуктора 2, выполненные из ленты трансформаторного железа и трехфазный электромагнитный индуктор 7, выполненный из 12-ти Г-образных блоков, каждый из которых также собран из листового трансформаторного железа с большой магнитной проницаемостью, на продольной части которых намотаны охлаждаемые потоком трансформаторного масла или воды медные. трубки - электромагнитные катушки 6, по оси устройства установлена основная труба 3, а в нее вставлена втулка 6, внутри которой напротив радиальных частей индуктора сформирована рабочая зона модуля 5, частично заполненная ферромагнитными элементами с большой коэрцитивной силой, например, из электротехнической стали марки ЕХ9К15М2, и ограниченная вдоль оси сетками 8.On the rack 1 there are ring magnetic circuits of the inductor 2 made of transformer iron tape and a three-phase electromagnetic inductor 7 made of 12 L-shaped blocks, each of which is also assembled from sheet transformer iron with high magnetic permeability, on the longitudinal part of which are cooled a stream of transformer oil or copper water. the tubes are electromagnetic coils 6, the main tube 3 is installed along the axis of the device, and a sleeve 6 is inserted into it, inside of which, opposite the radial parts of the inductor, the working area of module 5 is formed, partially filled with ferromagnetic elements with high coercive force, for example, from EX9K15M2 electrical steel, and bounded along the axis by grids 8.

При диаметре втулки 6~0,1 м и протяженности рабочей зон ~0,4 м были получены значения магнитной индукции в рабочих зонах до ~10⁴ Г, что соответствует плотности энергии в активной зоне ~4 10⁵ Дж/м³.With a sleeve diameter of 6 ~ 0.1 m and a working zone length of ~ 0.4 m, magnetic induction values were obtained in the working zones up to ~ 10 ⁴ G, which corresponds to an energy density of ~ 4 10 ⁵ J / m ³ in the core.

Конструкция индуктора оптимизирована на получение в рабочей зоне более высокого значения индукции магнитного поля (вплоть до 10⁴ Г) при снижении энергетических потерь за счет существенного уменьшения рассеянных полей путем увеличения отношения длины рабочей зоны модуля к ее диаметру вплоть до ~4-х. Эффективность предлагаемого устройства обусловлена также тем, что воздействие высокого значения магнитной индукции с частотой ~ килогерца приводит к существенному ослаблению сил взаимодействия в твердых кристаллических материалах, например, в горных породах по плоскостям спайности и, следовательно, к более эффективной их диспергации, а также физико-химической активации получаемых при этом частиц. Для увеличения плотности энергии в рабочей зоне материал, используемый для элементов рабочего тела, выбран в виде магнитно-жесткого сплава с большой коэрцитивной силой.The design of the inductor is optimized to obtain a higher value of magnetic field induction (up to 10 ⁴ G) in the working zone while reducing energy losses due to a significant reduction in scattered fields by increasing the ratio of the length of the working zone of the module to its diameter up to ~ 4. The effectiveness of the proposed device is also due to the fact that exposure to a high value of magnetic induction with a frequency of ~ kilohertz leads to a significant weakening of the interaction forces in solid crystalline materials, for example, in rocks along cleavage planes and, therefore, to their more efficient dispersion, as well as physical chemical activation of the resulting particles. To increase the energy density in the working zone, the material used for the elements of the working fluid is selected in the form of a magnetically hard alloy with a large coercive force.

Материалоемкость заявляемого устройства по сравнению с материалоемкостью активатора Лонгвиненко намного ниже, поскольку не требует громоздкого металлического кожуха для масляного охлаждения индуктора в целом и снижения веса самого индуктора и его электрических обмоток. Конструктивные особенности заявляемого устройства немного упрощают проведение его технического обслуживания и текущего ремонта по сравнению и с устройством - прототипом, поскольку существенно облегчен доступ к электромагнитным катушкам после снятия кольцевых магнитопроводов. Одним из технических результатов данного модуля как и устройства-прототипа является то, что величина электромагнитной индукции и ее частотная характеристика приводят к предварительному снижению прочности обрабатываемого материала, что способствует увеличению эффективности процессов диспергации твердых кристаллических материалов, снижению энергетических затрат процесса и удельного износа оборудования. Измельчение твердых материалов в рабочей зоне модуля происходит за счет «стесненного удара», в результате которого крупинки полученных порошков имеют очень острые края, что способствует увеличению как физической, так и химической их активности. Это позволяет получить большую активность «вяжущего», получаемого из них при затворении их раствором щелочи или соды и более высокой активности при использовании их в порошковой химии. Данная же характеристика способствует и активации процесса получения суспензий из этих порошков. Благодаря мощному турбулентному движению смеси жидкостей в рабочей зоне, модуль может эффективно применяться и для получения эмульсий практически несмешиваемых жидкостей. Процессы измельчения материалов в рабочей зоне модуля 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, как уже отмечалось выше - возрастает. Поскольку в рабочей зоне модуля нет ни подшипников, ни трущихся конструктивных элементов, то при работе устройства, в принципе, не может происходить заклинивания и остановки оборудования. Данное оборудование малошумящее с малой материалоемкостью по сравнению с другими аналогичными оборудованиями данного назначения. Износу подвергаются только стенки ограничивающей рабочие зоны втулки и элементы рабочего вещества, которые легко заменяются при текущем обслуживании оборудования. Долговечность изготовленной из сплава Х18Н9Т втулки рабочей зоны, составляет ~ 1000 часов.The material consumption of the claimed device compared to the material intensity of the Longvinenko activator is much lower, since it does not require a bulky metal casing for oil cooling of the inductor as a whole and reduce the weight of the inductor itself and its electrical windings. The design features of the claimed device make it slightly easier to carry out its maintenance and repair compared to the prototype device, since access to the electromagnetic coils after removing the annular magnetic cores is greatly facilitated. One of the technical results of this module, as well as the prototype device, is that the magnitude of electromagnetic induction and its frequency response lead to a preliminary decrease in the strength of the processed material, which helps to increase the efficiency of the dispersion of solid crystalline materials, reduce the energy costs of the process and the specific wear of the equipment. The grinding of solid materials in the working area of the module occurs due to the “constrained impact”, as a result of which the grains of the obtained powders have very sharp edges, which contributes to an increase in both their physical and chemical activity. This allows you to get more activity "binder" obtained from them when mixing them with a solution of alkali or soda and higher activity when used in powder chemistry. This characteristic also contributes to the activation of the process of obtaining suspensions from these powders. Due to the powerful turbulent movement of the mixture of liquids in the working area, the module can also be effectively used to obtain emulsions of practically immiscible liquids. The processes of grinding materials in the working area of the module are superficial, so these processes are all the more active, the higher the specific area of the initial product. Under the ongoing processes of material processing, no “clumping” of powders occurs; therefore, with an increase in the fineness of the powders, the efficiency of the process does not decrease, but on the contrary, as noted above, it increases. Since there are no bearings or rubbing structural elements in the working area of the module, when the device is in operation, in principle, jamming and stopping of equipment cannot occur. This equipment is low noise with low material consumption compared to other similar equipment for this purpose. Only walls of the sleeve working area restricting the working area and elements of the working substance are exposed to wear, which are easily replaced during routine maintenance of the equipment. The durability of the sleeve of the working zone made of X18H9T alloy is ~ 1000 hours.

Claims

The universal multi-purpose module is a device with a vortex ferromagnetic layer, including an inductor with electromagnetic coils, centrally located opposite the radial parts of the inductor, bounded along the axis by grids fixed in the sleeve, and a radius equal to one sleeve of a cylindrical working zone partially filled with large ferromagnetic particles coercive force, characterized in that the inductor consists of 12 L-shaped individual blocks, in the longitudinal part of which are installed an electron magnet coils from a copper tube cooled by a stream of transformer oil or water, and two ring magnetic cores wound with a tape made of transformer iron, it doubles the ratio of the longitudinal size of the working zone to its diameter, significantly increasing the efficiency of the device by reducing the magnitude of the scattered magnetic flow.