Способ обработки материалов и устройство для его осуществления

 

Использование: изобретение позволяет возбуждать течения газовых растворов (ТГР) в межмолекулярных пространствах текучей среды (ТС) при обработке материалов в физических, физико-химических, химических и биологических процессах в любом сочетании. Сущность изобретения: при воздействии силового поля растяженния - сжатия (импульсного вакуумирования и давления) на ТС в ней возбуждаются ТГР с образованием фазы псевдокристаллизации, затем фазы с пузырьками газа в ТС. Скорость ТГР достигает сотни и даже десятки тысяч метров в секунду. ТГР транспортируют в объеме псевдокристаллов растворенные вещества, диспергируют их, изменяют структуру ТС, разделяют ТС. Для повышения эффективности процесса мгновенное количество движения сходящихся или расходящихся потоков ТС с противоположных сторон уравновешивают друг относительно друга. Стиральная машина выполнена в виде герметичной камеры с жесткой оболочкой яйцеобразной формы, с поршневым возбудителем ТГР, с нижним подводом воды и верхним выводом с обратными клапанами по ходу потока и регулирующими органами. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способу и средству воздействия на поток обрабатывающей материал текучей среды импульсным давлением с возбуждением течений газовых растворов в межмолекулярных пространствах текучей среды и может быть использовано для обработки материалов в физических, физико-химических, химических и биологических процессах.

Известен способ обработки материалов, включающий размещение их в герметичной камере с жесткой оболочкой и возбуждение потоков текучей среды за счет создания в ней импульсного перепада давлений. Для реализации этого способа служит устройство, содержащее герметичную камеру для текучей среды с жесткой оболочкой, выпуклыми днищем и сводом, расположенный в камере возбудитель импульсов давлений в текучей среде и средство отвода загрязнений из верхней части камеры.

Ввиду определенной направленности колебаний камеры от гидроударов в ее полости возможно разрушение опор, на которых смонтирована известная установка, что можно отнести к ее недостаткам.

Целью изобретения является повышение эффективности обработки за счет снижения энергозатрат на паразитные колебания камеры.

Для достижения указанной цели обработку материалов ведут в импульсном режиме, по которому вначале формируют центр возбуждения текучих сред и сходящиеся или расходящиеся потоки.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема стиральной машины; на фиг. 2 вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 узел I на фиг. 1.

Стиральная машина содержит камеру 1 яйцеобразной формы с обращенным вверх заостренным концом 2, выпуклым притупленным днищем 3 и крышкой 4. В центре камеры размещен цилиндр 5 с поршнем 6 и уплотнительным кольцом 7. Цилиндр 5 и днище 3 соединены через переходные конусы 8 трубой направляющей 9 для штока 10, один конец которого снабжен подшипником 11 скольжения, а другой соединен с поршнем. Камера установлена на корпусе 12 кривошипно-поршневого механизма 13 и соединена с ним посредством выступов 14 и 15 стяжным кольцом 16 С-образного профиля. Кривошипно-поршневой механизм соединен с электродвигателем 17 и шарниром 18 с подшипником 11 скольжения на штоке 10. Корпус 12 и электродвигатель 17 снабжены упругой опорой 19 в виде рессоры с резиновыми амортизаторами, разнесенными на три опоры. Крышка 4 и зауженная часть камеры стянуты откидным замком 20 (в количестве 3 шт.) с герметичным быстросъемным (быстроразъемным) затвором в виде кольцевых сопрягаемых поверхностей. Крышка снабжена упором 21 с расширяющейся вниз конической юбкой 22, окантованной О-образной кромкой 23, усиленной кольцом 24. Внутри конической юбки размещена опорная поверхность 25 в верхней части камеры и канавка 26 для уплотнительного резинового кольца 27. Камера снабжена нижним вводом 28 и выводом 29 текучей среды, а также выводом 30 в верхней части крышки с обратными клапанами 31 по ходу потоков, регулирующими органами 32 и регулятором 33 потока на входе.

Устройство может работать в качестве диспергатора (как средство для разделения текучей среды), химического реактора, смесителя, стерилизатора, экстрактора, но в наибольшей степени удовлетворяет потребительским свойствам стиральной машины.

Устройство как стиральная машина работает следующим образом.

При снятой крышке 4 внутрь камеры загружают белье и через нижний ввод 28 подают воду в камеру 1. Когда вода заполнит камеру, надевают крышку 4 и включают электродвигатель 17. Запустить стиральную машину можно только при наличии достаточного количества воздуха в камере или при верхнем крайнем положении поршня 6, т.к. вода несжимаема. При возвратно-поступательном движении поршня 6 импульсы вакуумирования чередуются с повышенным давлением, возбуждают течение газовых растворов, которые пронизывают ткань, удаляют с нее грязь и выносятся наружу через вывод 30. Объем вакуумирования превышает объем поступающей воды в сотни раз. Регулирующие органы 32 можно заменить трубами постоянного сечения.

Для подавления колебательных движений устройства необходимо и достаточно возвратно-поступательное движение потоков текучей среды преобразовать в сходящиеся к центру и расходящиеся от центра потоки текучей среды таким образом, чтобы мгновенное количество движущихся масс уравновешивалось друг относительно друга. При подавлении паразитных колебаний устройства высвобождающуюся энергию перераспределяют на повышение режимов обработки материалов и конкретные технологические параметры.

Обработку материалов, например белья, совмещают с промывкой с предварительным введением моющих веществ или без применения этих веществ, загрязнения растворяют, диспергируют, экстрагируют и течениями газовых растворов транспортируют в пузырьки газа, дискретно поднимают (в режиме импульсной флотации) их относительно окружающих молекул текучей среды и удаляют из верхней части камеры в восходящем потоке проточной текучей среды до появления чистой текучей среды (растворителя, воды и т.д.) на выходе из камеры, затем текучую среду сливают из камеры. В дальнейшем обрабатываемый материал можно центрифугировать, сушить известными способами. Обработка материалов может производиться в непрерывном режиме с подачей текучих сред в камеру и выводами из камеры через обратные и регулирующие клапаны. В этом случае крышка, люки, запорная и сливная арматура нужны только при ремонте камеры.

Возбудитель импульсных давлений (например, поршневой) размещен в центре камеры и соединен с внешним источником энергоносителя, например электродвигателем, через промежуточный энергоноситель, например через кривошипно-шатунный механизм и шток, соединенный с поршнем.

П р и м е р 1. Предложенный способ позволяет вести промывку шерсти, плотно забитой в камеру, взятой непосредственно из завязанных кип, например, по 200 или 1000 кг одновременно. Обработку можно вести в известных кислотных растворах, используемых на фабриках первичной обработки шерсти, и совмещать с промывкой чистой водой. Импульсным давлением в центре камеры возбуждают возвратно-поступательные движения потоков растворителя или воды между волокон шерсти, мгновенное количество движения которых уравновешивает движущиеся массы друг относительно друга. Одновременно в межмолекулярных пространствах растворителя (воды) возбуждаются течения газовых растворов с любыми заданными скоростями. Промывку ведут в восходящем потоке проточной текучей среды с нижним вводом и верхним выводом. Загрязнения шерсти по весу обычно превышают вес шерсти.

Мощные потоки растворителя при возвратно-поступательных движениях с гидравлическими ударами схлопывающихся пузырьков газа растворяют, диспергируют, экстрагируют и сдирают загрязнения с волокон шерсти. Пузырьки газа дискретными порциями поднимают грязь на небольшую высоту и вновь растворяются. Процесс поднятия грязи в растворителе многократно повторяется. Скорость подъема грязи суммируется скоростью восходящего потока со скоростью грязи, поднимаемой пузырьками газа. Процесс промывки прекращают с появлением чистой воды на выходе из камеры.

Данное изобретение позволяет уменьшить габариты устройства за счет того, что средство для возбуждения импульсной псевдокристаллизации размещено в центре камеры обработки материалов. Рабочие органы возбудителя защищены от повреждений при транспортировке, обслуживании и эксплуатации. Ликвидированы паразитные колебания устройства (реактора), таким образом увеличилась энергоемкость устройства при тех же габаритах.

Формула изобретения

1. Способ обработки материалов, включающий размещение их в герметичной камере с жесткой оболочкой в составе кристаллизующейся текучей среды, содержащей пузырьки газа, и возбуждение потоков текучей среды за счет создания импульсного перепада давлений, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности обработки за счет снижения энергозатрат на паразитные колебания камеры, обработку ведут в пульсирующих сходящихся и расходящихся потоках текучей среды, которыми уравновешивают импульсы движущихся масс.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку материалов совмещают с их промывкой в проточной текучей среде с введением или без применения моющих веществ, при этом за счет течения газовых растворов загрязнения растворяют, диспергируют, экстрагируют и дискретно поднимают вместе с пузырьками газа в восходящем потоке текучей среды с последующим удалением их из верхней части камеры до появления чистой текучей среды, которую затем сливают из камеры.

3. Устройство для обработки материалов, содержащее герметичную камеру для текучей среды с жесткой оболочкой, выпуклыми днищем и сводом, расположенный в камере возбудитель импульсов давлений в текучей среде и средство отвода загрязнений из верхней части камеры, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности обработки за счет снижения энергозатрат на паразитные колебания камеры, возбудитель импульсов давлений размещен в центре камеры и соединен с внешним источником энергоносителя через промежуточный энергоноситель.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что имеет кривошипно-поршневой механизм с электродвигателем на упругой опоре, а камера выполнена яйцеобразной формы с обращенным вверх заостренным концом, установлена на корпусе кривошипно-поршневого механизма и соединена с ним стяжным кольцом С-образного профиля, взаимодействующим с центрирующими выступами сопрягаемых деталей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3