Системы и способы для обработки твердых материалов с использованием ударных волн, создаваемых в сверхзвуковом газовом вихре - RU2016151696A
Код документа: RU2016151696A
Формула
1. Система для обработки твердых материалов, содержащая:
устройство подачи твердого материала;
реактор, имеющий камеру, вход для твердого материала, вход для газа, а также выход, при этом реактор выполнен с возможностью способствовать проведению химических реакций и измельчению твердого загружаемого материала с использованием создающих напряжение сил ударных волн в сверхзвуковом газовом вихре в камере, при этом устройство подачи твердого материала выполнено с возможностью подачи твердого материал в камеру реактора через вход для твердого материала, при этом твердый материал обрабатывается в камере посредством неабразивных механизмов при содействии ударных волн в камере, при этом выход включает в себя трубку Вентури, выполненную с возможностью (1) обеспечивать повышенное давление в камере, а также (2) осуществлять быстрое охлаждение обработанного твердого материала, выходящего из реактора, чтобы уменьшить число случаев возникновения обратных реакций;
источник газа, выполненный с возможностью подачи потока газа во вход для газа; а также
накопитель, выполненный с возможностью сбора обработанного материала, переданного через выход реактора;
при этом вход для газа включает в себя впускное сопло, выполненное с обеспечением возможности ускорения потока газа, подаваемого источником газа, до сверхзвуковой скорости и испускания ударных волн из впускного сопла в камеру, при этом впускное сопло дополнительно выполнено с возможностью управления ударными волнами, вводимыми в камеру, таким образом, чтобы они возникали на разных частотах.
2. Система по п.1, содержащая:
нагревательный компонент, выполненный с возможностью подачи тепла в камеру реактора.
3. Система по п.1, в которой устройство подачи твердого материала содержит источник твердого материала, а также транспортер, продвигающий твердый материал через вход для твердого материала в камеру.
4. Система по п.1, в которой источник газа содержит:
нагреватель, нагреваемый источником тепла; а также
насос для текучей среды, выполненный с возможностью введения текучей среды в нагреватель, при этом нагреватель выполнен с возможностью повышения температуры и давления текучей среды, так чтобы передача текучей среды из нагревателя во вход для газа способствовала образованию высокоскоростного потока газа.
5. Система по п.1, в которой накопитель содержит резервуар, сообщающийся по текучей среде с источником вакуума, при этом источник вакуума выполнен с возможностью создания вакуумметрического давления в резервуаре для извлечения обработанного материала из выхода реактора.
6. Система по п.1, в которой камера имеет по существу круговое сечение с центром на продольной оси, нормальной к сечению.
7. Система по п.6, в которой радиус по существу кругового сечения участка камеры непрерывно уменьшается на конце камеры, ближнем к выходу, при этом непрерывное уменьшение радиуса по существу кругового сечения камеры выполнено с возможностью обеспечения ускорения скорости вращения газового вихря.
8. Система по п.1, в которой вход для газа реактора расположен и выполнен так, чтобы создавать вихрь в потоке газа, циркулирующего в камере, при этом чтобы вихрь вращался со сверхзвуковой скоростью вокруг продольной оси камеры.
9. Система по п.8, в которой вход для газа расположен так, чтобы поток газа был направлен по существу перпендикулярно продольной оси камеры.
10. Способ обработки твердых материалов, содержащий этапы, на которых:
вводят высокоскоростной поток газа в реактор, имеющий камеру, вход для твердого материала, вход для газа, а также выход, при этом высокоскоростной поток газа вводят в камеру реактора через вход для газа для создания сверхзвукового газового вихря в камере, при этом реактор выполнен с возможностью способствовать проведению химических реакций и измельчению твердого загружаемого материала с использованием создающих напряжение сил ударных волн, создаваемых в сверхзвуковом газовом вихре в камере;
управляют ударными волнами, вводимыми в камеру, чтобы они возникали на разных частотах;
подают твердый материал в камеру через вход для твердого материала, при этом материал обрабатывают в камере посредством неабразивных механизмов при содействии ударных волн в камере, при этом выход включает в себя трубку Вентури, выполненную с возможностью (1) обеспечения повышенного давления в камере, а также (2) осуществления быстрого охлаждения обработанного твердого материала, выходящего из реактора, чтобы уменьшить число случаев возникновения обратных реакций; а также
собирают обработанный материал, переданный через выход реактора.
11. Способ по п.10, содержащий этап, на котором:
подают тепло в камеру реактора.
12. Способ по п.10, в котором при подаче твердого материала в камеру продвигают твердый материал через вход для твердого материала в камеру.
13. Способ по п.10, в котором при введении высокоскоростного потока газа в камеру:
нагревают нагревателя; а также
вводят текучую среду в нагреватель, при этом нагреватель выполнен с возможностью повышения температуры и давления текучей среды, так чтобы передача текучей среды из нагревателя во вход для газа способствовала образованию высокоскоростного потока газа.
14. Способ по п.10, в котором обработанный материал собирают в резервуар, сообщающийся с источником вакуума, при этом источник вакуума выполнен с возможностью создания вакуумметрического давления в резервуаре для извлечения обработанного материала из выхода реактора.
15. Способ по п.10, в котором камера имеет по существу круговое сечение с центром на продольной оси, нормальной к сечению.
16. Способ по п.15, в котором радиус по существу кругового сечения участка камеры непрерывно уменьшается на конце камеры, ближнем к выходу, при этом непрерывное уменьшение радиуса по существу кругового сечения камеры выполнено с возможностью обеспечения ускорения скорости вращения газового вихря.
17. Способ по п.10, в котором вход для газа реактора расположен и выполнен так, чтобы создавать вихрь в потоке газа, циркулирующего в камере, при этом чтобы вихрь вращался со сверхзвуковой скоростью вокруг продольной оси камеры.
18. Способ по п.17, в котором вход для газа расположен так, что поток газа был направлен по существу перпендикулярно продольной оси камеры.
19. Система по п.1, в которой впускное сопло выбрано из группы, состоящей из трубки Гартмана-Шпренгера, генератора Гартмана и газоструйного излучателя Гартмана.
20. Система по п.1, в которой вход для газа дополнительно содержит кольцевую полость, расположенную вокруг впускного сопла, при этом кольцевая полость выполнена с возможностью резонирования потока газа, испущенного из впускного сопла.
21. Система по п.1, в которой ударные волны возникают на частоте в диапазоне от 5 до 500 килогерц.
22. Система по п.1, в которой неабразивные механизмы обработки твердого материала в камере включают в себя кавитацию.
23. Система по п.1, в которой впускное сопло включает в себя один или несколько цилиндров резонатора, выполненных таким образом, чтобы импульсы давления газа резонировали в одном или нескольких цилиндрах резонатора, для создания ударных волн во впускном сопле.
