Устройство виброструйной магнитной активации жидкостей и растворов
Владельцы патента RU 2565171:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)
Изобретение относится к устройствам для получения механических колебаний с использованием электромагнитизма и может быть использовано в различных технологических процессах для обработки жидкостей и растворов путем виброструйного магнитного воздействия, сопровождаемого изменением свойств жидкостей и растворов. Устройство содержит корпус в виде правильной многогранной призмы, внутри которого расположен электромагнитный электропривод. Снаружи корпуса на каждой из его боковых граней расположена с зазором пластина-активатор, закрепленная на пружине на основании корпуса напротив магнитопроводов. Каждая пластина-активатор выполнена в виде конусного диска с круговым трапецеидальным отверстием. По периферии поверхности пластины-активатора, обращенной к боковой грани корпуса, выполнено не менее пяти последовательных концентрических выемок, шириной не менее 1,5 мм. Один откос выемки, глубиной от 0,4 до 0,5 мм, выполнен под прямым углом к плоскости, а другой откос выполнен с уклоном от центра пластины-активатора. Технический результат: повышение производительности обработки жидкостей и растворов за счет увеличения расхода основного потока жидкости и сокращения времени ее активации, сокращение расхода электроэнергии. 3 ил.
Изобретение относится к устройствам для получения механических колебаний с использованием электромагнитизма и может быть использовано в различных технологических процессах для обработки (активации) жидкостей и растворов путем виброструйного магнитного воздействия, сопровождаемого изменением свойств жидкостей и растворов.
Известен виброструйный перемешиватель и разжижитель (RU 2208474 С2, МПК7 B01F 13/08, опубл. 20.07.2003), содержащий корпус, электромагнитный вибропривод, отделенный перегородкой от рабочего органа в виде нескольких подпружиненных плоскими пружинами пластин с подковообразными трапецеидальными отверстиями, являющихся якорями электромагнитов вибропривода, каждая из которых установлена с другой стороны перегородки напротив магнитопровода. Расстояние от перегородки до якорей выполнено не меньше, чем амплитуда колебаний якорей в жидкой среде с собственной частотой, равной частоте напряжения питания электромагнитного вибропривода. Корпус выполнен в виде правильной многоугольной призмы. Каждая пластина расположена на грани корпуса и закреплена на большем плече пружины, выполненной в виде несимметричной полукруглой скобы, причем отношение длины большего плеча пружины к радиусу ее закругления должно быть не меньше трех.
Недостатками указанного устройства являются невысокая эффективность обработки жидкостей из-за значительной турбулентности струй и достаточно узкая область применения, обусловленная трудностью обеспечения резонансного режима работы в жидкостях с различной плотностью.
Известно устройство виброструйной магнитной активации жидкостей и растворов (RU 2275956 С2, МПК B01F 13/08 (2006.01), опубл. 10.05.2006), которое выбрано в качестве прототипа, содержащее корпус в виде правильной многоугольной призмы, электромагнитный электропривод, отделенный перегородкой от рабочего органа, выполненного в виде нескольких подпружиненных пластин-активаторов с трапецеидальным круговым отверстием, каждая из которых установлена с другой стороны перегородки напротив магнитопровода, совершающий колебания в жидкой среде с собственной частотой, равной частоте напряжения питания электромагнитного вибропривода. Каждая пластина-активатор выполнена в виде конусного диска с круговым трапецеидальным отверстием, имеет в центральной части конусный струеобразователь, и по периферии имеет отверстия, расположенные симметрично относительно продольной оси.
Недостатком этого устройства является низкая производительность обработки (степени активации) жидкостей и растворов из-за уменьшения общего расхода потока жидкости, обусловленного выдавливанием части жидкости из-под пластин-активаторов в направлении, обратном движению основного потока. Степень активации в данном случае пропорциональна расходу основного потока жидкости, проходящего через трапецеидальные отверстия в пластинах-активаторах.
Задачей изобретения является повышение производительности активации жидкостей и растворов.
Поставленная задача решена за счет того, что устройство виброструйной магнитной активации жидкостей и растворов так же, как в прототипе, содержит корпус в виде правильной многогранной призмы, внутри которого расположен электромагнитный электропривод, пластины-активаторы, которые расположены снаружи корпуса на каждой из его боковых граней с зазором напротив магнитопроводов и закреплены на пружинах на основании корпуса, причем каждая пластина-активатор выполнена в виде конусного диска с круговым трапецеидальным отверстием.
Согласно изобретению по периферии поверхности каждой пластины-активатора, обращенной к боковой грани корпуса, выполнено не менее пяти последовательных концентрических выемок шириной не менее 1,5 мм. Один откос каждой выемки, глубиной от 0,4 до 0,5 мм, выполнен под прямым углом к поверхности, а другой откос выполнен с уклоном от центра пластины-активатора.
Использование предлагаемого устройства виброструйной магнитной активации жидкостей и растворов, содержащего пластины-активаторы, на поверхности, обращенной к боковой грани корпуса, которых выполнено не менее пяти концентрических выемок с указанными выше размерами, обеспечивает по сравнению с прототипом повышенный расход основного потока жидкости, увеличивая тем самым производительность активации.
На фиг. 1 представлена конструкция предлагаемого устройства виброструйной магнитной активации жидкостей и растворов; на фиг. 2 - увеличенная в масштабе область между боковой гранью корпуса и пластиной-активатором; на фиг. 3 - вид на плоскость пластины-активатора, обращенной к боковой грани корпуса.
Устройство виброструйной магнитной активации жидкостей и растворов (фиг. 1) содержит корпус 1, выполненный в виде правильной многогранной призмы (в примере - четырехугольная), внутри которого расположены магнитопроводы 2 электромагнитного электропривода, катушки 3 электромагнитов. Снаружи корпуса 1 на его боковых гранях напротив магнитопроводов 2 с зазором расположены пластины-активаторы (якори) 4 в виде конусных дисков с круговым трапецеидальным отверстием 5. Пластины активаторы 4 закреплены на большем плече пружин 6, меньшее плечо которых закреплено на основании корпуса 1 на опорах 7. Катушки 3 через кабель 8 подключены к источнику выпрямленного напряжения переменного тока.
На поверхности каждой пластины-активатора 4, обращенной к боковой грани корпуса 1 (поверхность В), выполнено не менее пяти последовательных концентрических выемок 9 (фиг. 2, 3) шириной не менее 1,5 мм, причем один откос, глубиной от 0,4 до 0,5 мм, выполнен под прямым углом к поверхности В, а другой откос выполнен с уклоном от центра пластины-активатора.
Устройство виброструйной магнитной активации жидкостей и растворов работает следующим образом. Устройство полностью погружают в жидкость (раствор). На катушки 3 электромагнитов 2 электромагнитного электропривода от источника напряжения по кабелю 8 поступает выпрямленное однофазное напряжение переменного тока. При поступлении положительной полуволны напряжения переменного тока на катушки 3 по ним протекает ток, пластины-активаторы 4 под действием электромагнитной силы притягиваются к полюсам магнитопроводов 2, двигаясь к боковым граням корпуса 1, пружины 6 деформируются. При этом жидкость, находящаяся между пластинами-активаторами 4 и боковыми гранями корпуса 1, под избыточным давлением выталкивается через круговые трапецеидальные отверстия 5 в направлении от корпуса 1, образуя основной поток 10. Концентрические выемки 9, выполненные на поверхности В пластин-активаторов 4, обращенной к боковым граням корпуса 1, препятствуют образованию встречного протока 11, увеличивая тем самым расход основного потока жидкости 10.
В случае отсутствия положительной полуволны напряжения ток по катушкам 3 не протекает, электромагнитная сила равна нулю, пластины-активаторы 4 под действием силы упругости пружин 6 перемещаются в направлении от боковых граней корпуса 1 и очередной объем жидкости подтекает под пластины-активаторы 4.
При постоянной подаче напряжения на катушки 3 пластины-активаторы 4 совершают колебания, формируя постоянный основной поток 10 жидкости с увеличенным расходом, тем самым активируя ее с большей производительностью.
Повышение производительности активации жидкостей и растворов происходит за счет увеличения общего расхода основного потока жидкости 10, обусловленного практическим отсутствием встречного потока 11. Встречный поток жидкости при отсутствии концентрических выемок 9 на плоскости В пластин-активаторов 4 образуется при движении платин-активаторов 4 по направлению к боковым граням корпуса 1 вследствие избыточного давления под пластинами-активаторами 4, уменьшая при этом расход общего потока 10 и соответственно производительность активации. Последовательные концентрические выемки 9, выполненные на поверхности В пластин-активаторов 4, обращенной к боковой грани корпуса, препятствуют образованию встречного протока 11, увеличивая тем самым расход основного потока жидкости 10. В результате экспериментов установлено, что значимо фиксируемый эффект увеличения расхода основного потока жидкости (не менее 10%) достигается при количестве выемок 9 не менее пяти глубиной от 0,4 до 0,5 мм, шириной не менее 1,5 мм. Глубина выемок менее 0,4 мм не оказывает существенного воздействия на уменьшение встречного потока. Выемки с шириной менее 1,5 мм и глубиной более 0,5 мм могут вызывать турбулентность основного потока 10, уменьшающую общий расход жидкости.
Предлагаемое устройство виброструйной магнитной активации жидкостей и растворов, обеспечивая повышенную производительность активации, позволяет сократить расход электроэнергии.
Устройство виброструйной магнитной активации жидкостей и растворов, содержащее корпус в виде правильной многогранной призмы, внутри которого расположен электромагнитный электропривод, пластины-активаторы, которые расположены снаружи корпуса на каждой из его боковых граней с зазором напротив магнитопроводов и закреплены на пружинах на основании корпуса, причем каждая пластина-активатор выполнена в виде конусного диска с круговым трапецеидальным отверстием, отличающееся тем, что по периферии поверхности каждой пластины-активатора, обращенной к боковой грани корпуса, выполнено не менее пяти последовательных концентрических выемок, шириной не менее 1,5 мм, причем один откос каждой выемки, глубиной от 0,4 до 0,5 мм, выполнен под прямым углом к поверхности, а другой откос выполнен с уклоном от центра пластины-активатора.
