Реактор высокого давления

 

Изобретение относится к конструкции реактора высокого давления в условиях импульсного сжатия газов и позволяет расширить функциональные возможности. Реактор содержит рабочий цилиндр со свободноплава - Ющим поршнем, в котором выполнена полость, Полость имеет вытеснитель с коническим бойком и пяткой, связанной с пружиной сжатия, закрепленной с регулировочным узлом. В крышке рабочего цилиндра выполнена ответная камера, заполненная реагентом, и установлена разрывная мембрана. 1 ил,,

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э В 01 J 19/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБ ЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4744742/26 (22) 03.10.89 (46) 07.10.91 Бюл. М 37 (71) Институт проблем машиностроения АН

УССР (72) О,Ю.Калекин, А.А.Макаров, И.Т.Пупко, В.П.Скляров и А.В.Симбирский (53) 66.023 (088.8) (56) Патент ФРГ

ЬЬ 2634840, кл. В 01 J 3/00,1977. (54) РЕАКТОР ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области химического машиностроения, а именно к реакторам периодического действия, в которых химические превращения осуществляются в условиях импульсного сжатия газов, Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей.

На чертеже изображен предлагаемый реактор.

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 углубления. Рабочий цилиндр 2, поршень 3 и крышка 4 образуют камеру 7 сжатия, отделенную от вытеснительной камеры 6 оазрывной мембраной 8. В крышке 4 выполнены каналы 9 для сообщения 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 вытеснителя 12 пропущен через осевое отверстие в днище поршня 3, а его ударная часть имеет коническую форму, ответную форму вытеснитель„„Я „„1681943 Al (57) Изобретение относится к конструкции реактора высокого давления в условиях импульсного сжатия газов и позволяет расширить функциональные воэможности. Реактор содержит рабочий цилиндр со свободноплавающим поршнем, в котором выполнена полость, Полость имеет вытеснитель с коническим бойком и пяткой, связанной с пружиной сжатия, закрепленной с регулировочным узлом. В крышке рабочего цилиндра выполнена ответная камера, заполненная реагентом, и установлена разрывная мембрана. 1 ил, r ной камеры 6. Пятка (не показа.ia) вытеснителя 12 через пружину 14 сжатия связана с регулировочным узлом 15, выполненным в виде стакана, на внешней поверхности которого имеется резьба, с помощью которой он размещен в полости 11.

Полость 11 заполнена на 0,8-0,9 своего объема взятой нейтральной по отношению к реагенту жидкостью (не показана). Эта жидкость препятствует попаданию реагентов и продуктов реакции из камеры 7 сжатия в полость 11, которое могло бы произойти при ее отсутствии из-за высокого давления, создаваемого в камере сжатия. Проникновение реагентов и продуктов реакции в полость 11 недопустимо, в частности, из-за того, что это уменьшает степень сжатия, достигаемую в реакторе, т.е. снижает такие параметры импульсного сжатия, как максимальная температура и давление, играющие существенно важную роль для протекания химической реакции, Газовый обьем, составляющий оставшуюся часть полости 11 (D,1 — 0,2 ее объема), необходим для того, чтобы вытеснитель 12 имел возможность утапливаться в полости, При отсутствии газового объема это было бы невозможно в силу сла1681943 бой сжимаемости заполняющей полость 11 жидкости.

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 осуществляется электромагнитным клапаном

20. В корпусе 1 выполнен дренажный канал

21, сообщающий полость рабочего цилиндра 2 с атмосферой через запорный орган (не указан).

Реактор работает следующим образом.

В аккумулирующую камеру 16 подают толкающий газ, например аргон, под давлением. Впускной клапан 19 закрыт, электромагнитный клапан 20 обесточен. Поршень 3 находится в крайнем правом положении.

Камеру 7 сжатия заполняют газообразным реагентом, например водяным паром. Вытеснительная камера 6 заполнена предварительно тиксторопным гелеобразным гидрореагирующим веществом, например гелем иэ порошков алюминия и бора.

При подаче напряжения на элетромагнитный клапан 20 впускной клапан 19 открывается и толкающий газ по каналу 17 через обратный клапан 18 поступает в рабочий цилиндр 2 и толкает поршень 3, который с большой скоростью движется к крайнему левому положению, сжимая водяной пар.

При подходе к крышке 4 боек 13 вытеснителя 12 разрушает мембрану 8 и проникает в камеру 6, поршень 3 продолжает движение, а пятка вытеснителя 12, утапливаясь в полость 11 на 0,1-0,2 ее объема, сжимает пружину 14. Этим обеспечивается сжатие смеси из водяного пара и мелкораспыленного гелеобразного вещества. В этот момент смесь реагентов пытается проникнуть в полость 11 через неплотности скользящей посадки бойка 13 в отверстии днища поршня 3, Однако этого не происходит, поскольку полость 11 заполнена на 0,8-0,9 своего объема вязкой жидкостью. При этом в коротком импульсе сжатиядостигаютсятакие высокие температуры и давления, которые практически не достижимы в обычных

45 реакторах. Например, при сжатии одноатомных газов, как показывают расчеты, при давлении толкающего газа Рт 100 атм может быть достигнуто давление в импульсе Рмвкс-10000 атм и температура

Тнакс1200 К, если начальная температура

To=300 К. В таком процессе скорости реакции возрастают на 2-3 порядка, например сжигание гелеобразных составов в водяном паре

Na B H4+Bg03+H20 - йа2В40т+Н2, Al+8+H20 - А120з+В20з+Н2.

Регулировочный узел 15 установлен с возможностью осевого перемещения для предварительной установки возвратной пружины 14, поскольку ее полное сжатие во время импульса обеспечивает минимальный объем камеры сжатия реагентов.

Таким образом, в предлагаемом реакторе в отличие от известного появляется возможность подачи в зону реакции смесевых гелеобразных (тиксотропных) составов, т.е. возможность работы с целым классом веществ, представляющих интерес для фиэикохимических исследований. В результате обеспечивается расширение функциональных воэможностей реактора высокого давления.

Формула изобретения

Реактор высокого давления, содержащий корпус, рабочий цилиндр со свободноплавающим поршнем и крышку цилиндра, образующие камеру сжатия, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, в свободноплавающем поршне выполнена полость, которая заполнена вязкой жидкостью в количестве 0,8-0,9 ее объема, снабжена размещенными в ней регулировочным узлом и вытеснителем с коническим бойком, пропущенным через осевое отверстие в днище поршня, и пяткой, связанной с пружинойсжатия в днище поршня, жестко закрепленной с регулировочным узлом, установленным с воэможностью осевого перемещения, при этом в крышке цилиндра выполнены в виде конуса вытеснительная камера, отделеннэя от камеры сжатия разрывной мембраной, и каналы.

1681943

Составитель Н. Кацовская

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор А, Осауленко >

Редактор В. Данко

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3361 Тираж Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5