SU1681943A1

SU1681943A1 - High pressure reactor

Info

Publication number: SU1681943A1
Application number: SU894744742A
Authority: SU
Inventors: Олег Юрьевич Калекин; Александр Александрович Макаров; Илья Теодорович Пупко; Владимир Петрович Скляров; Александр Валентинович Симбирский
Original assignee: Институт Проблем Машиностроения Ан Усср
Priority date: 1989-10-03
Filing date: 1989-10-03
Publication date: 1991-10-07

Abstract

Изобретение относитс к конструкции реактора высокого давлени в услови х импульсного сжати газов и позвол ет расширить функциональные возможности. Реактор содержит рабочий цилиндр со свободноплава - Ющим поршнем, в котором выполнена полость, Полость имеет вытеснитель с коническим бойком и п ткой, св занной с пружиной сжати , закрепленной с регулировочным узлом. В крышке рабочего цилиндра выполнена ответна камера, заполненна реагентом, и установлена разрывна мембрана. 1 ил,,The invention relates to the design of a high-pressure reactor under the conditions of a pulsed gas compression and allows for expanded functionality. The reactor contains a working cylinder with a free float - the lower piston in which the cavity is made. The cavity has a displacer with a conical striker and a wire connected to a compression spring fixed to the adjustment unit. A reciprocal chamber filled with a reagent is made in the working cylinder cover, and a rupture membrane is installed. 1 il ,,

Description

Изобретение относитс к области химического машиностроени , а именно к реакторам периодического действи , в которых химические превращени осуществл ютс в услови х импульсного сжати газов.The invention relates to the field of chemical engineering, in particular to batch reactors in which chemical transformations are carried out under conditions of pulsed gas compression.

Цель изобретени - расширение функциональных возможностей.The purpose of the invention is to expand the functionality.

На чертеже изображен предлагаемый, реактор.The drawing shows the proposed reactor.

Реактор содержит корпус 1 с рабочим цилиндром 2, в котором размещен свободноплавающий поршень 3. Рабочий цилиндр 2 имеет крышку 4, в которой установлен стержень 5 с вытеснительной камерой 6, выполненной в виде осевого конического углублени . Рабочий цилиндр 2, поршень 3 и крышка 4 образуют камеру 7 сжати , отделенную от вытеснительной камеры 6 оаз- рывной мембраной 8. В крышке 4 выполнены каналы 9 дл сообщени камер 6 и 7 после разрыва мембраны 8. Камера 6 заполнена тиксотропным реагентом 10. В поршне 3 выполнена полость 11, в которой расположен вытеснитель 12. Боек 13 вытеснител 12 пропущен через осевое отверстие в днище поршн 3, а его ударна часть имеет коническую форму, ответную форму вытеснительной камеры б. П тка (не показана) вытеснител 12 через пружину 14 сжати св зана с регулировочным узлом 15, выполненным в виде стакана, на внешней поверхности которого имеетс резьба, с помощью которой он размещен в полости 11.The reactor includes a housing 1 with a working cylinder 2, in which a free-floating piston 3 is placed. The working cylinder 2 has a cover 4 in which a rod 5 is installed with an extrusion chamber 6 made in the form of an axial conical recess. The slave cylinder 2, piston 3 and cover 4 form a compression chamber 7 separated from the pressure chamber 6 by an oasal membrane 8. The cover 4 has channels 9 for communicating chambers 6 and 7 after rupture of the membrane 8. Chamber 6 is filled with a thixotropic reagent 10. In the piston 3 has a cavity 11 in which the displacer 12 is located. The striker 13 of the displacer 12 is passed through an axial hole in the bottom of the piston 3, and its impact part has a conical shape, the reciprocal shape of the displacement chamber b. A thread (not shown) of the displacer 12 is connected through a compression spring 14 with an adjustment unit 15, made in the form of a glass, on the outer surface of which there is a thread, with the help of which it is placed in the cavity 11.

Полость 11 заполнена на 0,8-0,9 своего объема вз той нейтральной по отношению к реагенту жидкостью (не показана). Эта жидкость преп тствует попаданию реагентов и продуктов реакции из камеры 7 сжати в полость 11, которое могло бы произойти при ее отсутствии из-за высокого давлени , создаваемого в камере сжати . Проникновение реагентов и продуктов реакции о полость 11 недопустимо, в частности, из-за того, что это уменьшает степень сжати , достигаемую в реакторе, т.е. снижает такие параметры импульсного сжати , как максимальна температура и давление, играющие существенно важную роль дл протекани химической реакции. Газовый объем, составл ющий оставшуюс часть полости 11 (0,1-0,2 ее объема), необходим дл того, чтобы вытеснитель 12 имел возможность утапливатьс в полости. При отсутствии газового объема это было бы невозможно в силу ела««дThe cavity 11 is filled to 0.8-0.9 of its volume with a liquid neutral with respect to the reagent (not shown). This fluid prevents reagents and reaction products from entering the compression chamber 7 into cavity 11, which could have occurred without it due to the high pressure created in the compression chamber. The penetration of reactants and reaction products into cavity 11 is unacceptable, in particular, because it reduces the degree of compression that is achieved in the reactor, i.e. reduces such parameters of pulse compression as maximum temperature and pressure, which play an essential role in the course of a chemical reaction. The gas volume constituting the remaining part of the cavity 11 (0.1-0.2 of its volume) is necessary in order for the expeller 12 to be able to sink into the cavity. In the absence of a gas volume, this would have been impossible due to

О 00About 00

«а"but

,Јь СО, СО CO

бой сжимаемости заполн ющей полость 11 жидкости.fight against compressibility of fluid filling the cavity 11.

Реактор имеет аккумулирующую камеру 16, сообщенную каналом 17 с полостью рабочего цилиндра 2 через обратный клапан 18. Канал 17 закрыт впускным подпружиненным клапаном 19, запуск которого осуществл етс электромагнитным клапаномThe reactor has an accumulation chamber 16 which is connected by a channel 17 to the cavity of the working cylinder 2 through a check valve 18. The channel 17 is closed by an inlet spring-loaded valve 19, which is started up by a solenoid valve

20.В корпусе 1 выполнен дренажный канал20. In case 1 a drainage channel is made.

21,сообщающий полость рабочего цилинд- ра 2 с атмосферой через запорный орган (не указан).21, communicating the cavity of the working cylinder 2 with the atmosphere through a shut-off element (not specified).

Реактор работает следующим образом.The reactor operates as follows.

В аккумулирующую камеру 16 подают толкающий газ, например аргон, под давле- нием. Впускной клапан 19 закрыт, электромагнитный клапан 20 обесточен. Поршень 3 находитс в крайнем правом положении. Камеру 7 сжати заполн ют газообразным реагентом, например вод ным паром. Вы- теснительна камера 6 заполнена предварительно тиксторопным гелеобразным гидрореагирующим веществом, например гелем из порошков алюмини и бора.A pushing gas, for example argon, is supplied to the storage chamber 16 under pressure. The inlet valve 19 is closed, the solenoid valve 20 is de-energized. The piston 3 is in the extreme right position. The compression chamber 7 is filled with a gaseous reactant, for example, water vapor. The extrusion chamber 6 is pre-filled with a tick-stop gel-reactive substance, for example a gel of aluminum and boron powders.

При подаче напр жени на элетромаг- нитный клапан 20 впускной клапан 19 открываетс и толкающий газ по каналу 17 через обратный клапан 18 поступает в рабочий цилиндр 2 и толкает поршень 3, который с большой скоростью движетс к крайнему левому положению, сжима вод ной пар.When voltage is applied to the electromagnetic valve 20, the inlet valve 19 opens and the pushing gas through channel 17 through the check valve 18 enters the working cylinder 2 and pushes the piston 3, which moves to the leftmost position at high speed, compressing water vapor.

При подходе к крышке 4 боек 13 вытеснител 12 разрушает мембрану 8 и проникает в камеру 6, поршень 3 продолжает движение, а п гка вытеснител 12, утапли- ва сь в полость 11 на 0,1-0,2 ее объема, сжимает пружину 14. Этим обеспечиваетс сжатие смеси из вод ного пара и мелкораспыленного гелеобразного вещества. В этот момент смесь реагентов пытаетс проник- нуть в полость 11 через неплотности скольз щей посадки бойка 13 в отверстии днища поршн 3. Однако этого не происходит, поскольку полость 11 заполнена на 0,8-0,9 своего объема в зкой жидкостью. При этом в коротком импульсе сжати достигаютс такие высокие температуры и давлени , которые практически не достижимы в обычныхWhen approaching the lid 4, the firing pin 13 of the displacer 12 destroys the membrane 8 and penetrates into the chamber 6, the piston 3 continues to move, and the tip of the displacer 12, retracting into the cavity 11 by 0.1-0.2 of its volume, compresses the spring 14 This ensures compression of the mixture of water vapor and a finely dispersed gel-like substance. At this moment, the mixture of reagents attempts to penetrate into cavity 11 through the leaks of a sliding fit of die 13 in the bottom of piston 3. However, this does not occur, since cavity 11 is filled with 0.8-0.9 of its volume of viscous liquid. At the same time, in a short squeeze pulse, such high temperatures and pressures are reached that are practically not achievable in ordinary

реакторах. Например, при сжатии одноатомных газов, как показывают расчеты, при давлении толкающего газа атм может быть достигнуто давление в импульсе Рмакс 10000 атм и температура Тмакс 1200 К, если начальна температура К. В таком процессе скорости реакции возрастают на 2-3 пор дка, например сжигание гелеобразных составов в вод ном пареreactors. For example, during the compression of monatomic gases, calculations show that when the pressure of the pushing gas is atm, the pressure in the pulse Pmax 10000 atm and the temperature Tmax 1200 K can be achieved, if the initial temperature K. In this process, the reaction rates increase by 2-3 times, for example burning gel formulations in water vapor

ЫаВН4+ВгОз+Н20 - ЫааВдОт+На,NaVN4 + VgOz + N20 - NaaaVdot + On,

AI+B+H2O AlaOa+BaOa+Ha.AI + B + H2O AlaOa + BaOa + Ha.

Регулировочный узел 15 установлен с возможностью осевого перемещени дл предварительной установки возвратной пружины 14, поскольку ее полное сжатие во врем импульса обеспечивает минимальный объем камеры сжати реагентов.The adjustment unit 15 is mounted for axial displacement for presetting the return spring 14, since its full compression during the impulse provides the minimum volume of the reagent compression chamber.

Таким образом, в предлагаемом реакторе в отличие от известного по вл етс возможность подачи в зону реакции смесевых гелеобразных (тиксотропных) составов, т.е. возможность работы с целым классом веществ , представл ющих интерес дл физико- химических исследований. В результате обеспечиваетс расширение функциональных возможностей реактора высокого давлени .Thus, in the proposed reactor, in contrast to the known, the possibility of feeding into the reaction zone mixed gel (thixotropic) compositions, i.e. the ability to work with a whole class of substances of interest for physicochemical studies. The result is enhanced functionality of the high-pressure reactor.

Claims

Invention Formula

A high pressure reactor comprising a housing, a working cylinder with a free-floating piston and a cylinder cap forming a compression chamber, characterized in that, in order to expand its functionality, a cavity is filled in the free-floating piston that is filled with a viscous liquid of 0.8-0, 9 of its volume, is provided with an adjusting unit and a displacer placed in it with a tapered striker, passed through an axial hole in the piston bottom, and a cable connected to a compression spring in the piston bottom rigidly fixed with an adjustment the internal knot mounted with the possibility of axial movement, wherein in the cylinder head there is an extrusion chamber in the form of a cone, separated from the compression chamber by a rupture disc, and channels.

s

N

щщ &%

u //////;

at