在用超音速气体涡流中产生的冲击波促进化学反应和/或固体进料粉碎的反应器中提供耐磨性制造技术

各种耐磨损设计可以应用于构造为使用在超音速气体涡流中产生的冲击波来促进化学反应和/或粉碎的反应器。反应器可以包括具有基本上圆形的横截面的刚性腔室。第一气体入口可以构造成将高速气体流引入腔室。第一可更换耐磨部件可以设置在腔室内以吸收由气体流引起的磨损冲击。在一些实施方式中，第一可更换耐磨部件可以是连续进入腔室的圆柱杆。在一些实施方式中，第一可更换耐磨部件可涂覆有催化材料或由催化材料组成，和/或可与反应器的其余部分电隔离。在一些实施方式中，可设置第二气体入口以使得气体流转向至腔室内的期望区域以使得磨损冲击均匀化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在用超音速气体涡流中产生的冲击波促进化学反应和/或固体进料粉碎的反应器中提供耐磨性相关申请的交叉引用本申请要求于2015年4月17日提交的美国专利申请序列号14/690,111的权益，其通过引用整体并入本文。
本公开涉及在反应器中提供耐磨性，所述反应器构造成利用在超音速气体涡流中产生的冲击波来促进化学反应和/或固体进料的粉碎。
技术介绍
使用气体流在研磨腔室中粉碎固体进料是本领域已知的。例如，气流粉碎机是依靠高速气体流在研磨腔室内研磨材料的一种研磨装置。因为通过空气或蒸汽的多孔射流围绕气流粉碎机的中心环形研磨腔室的周边驱动处理材料，所以可以在气流粉碎机的中心环形研磨腔室中进行粉碎。通过摩擦减小尺寸可能是由于处理材料本身的颗粒之间和/或处理材料的颗粒与传统气流粉碎机的研磨腔室内壁之间的高速碰撞以及所产生的压缩力而引起的。在传统的气流粉碎机中的粉碎可能导致研磨腔室的磨损，因为携带粉碎的颗粒的气体流冲击研磨腔室。众所周知，常规气流粉碎机的磨损是限制传统气流粉碎机的尺寸的原因。随着常规气流粉碎机的尺寸(例如，长度，宽度和/或半径)的增加，可以通过气流粉碎机的处理材料的体积可以大致增加与尺寸增加量的立方相对应的量，并且研磨腔室的表面可以大致增加与尺寸增加量的平方的相对应的量。例如，如果传统气流粉碎机的尺寸增加一倍，则可能通过气流粉碎机的处理材料的体积可能增加8倍，而耐磨表面可能仅增加4倍。常规气流粉碎机中的磨损量可能与处理材料的量成比例，因此处理材料呈指数级增长。因此，当常规气流粉碎机的尺寸增加时，潜在磨损的指数增加可能比研磨腔室的耐磨表面的增加快得多。这种几何磨损限制可能限制传统气流粉碎机的尺寸加大。常规的气流粉碎机通常具有约一米或约四十二英寸的上限尺寸。
技术实现思路
本专利技术的一个方面涉及一种具有耐磨损设计的反应器，以减少反应器中的磨损，在该反应器中，材料通过在反应器的腔室内引起的冲击波所产生的张力被粉碎。与诸如气流粉碎机的传统气流粉碎装置相比，根据本公开的反应器更少受到增大尺寸方面的限制。反应器可以构造成利用在超音速气体涡流中产生的冲击波促进化学反应和/或固体进料的粉碎。反应器可以包括刚性腔室、第一气体入口、材料入口和出口。腔室可以具有以垂直于横截面的纵向轴线为中心的基本上圆形的横截面。第一气体入口可以被构造为将高速气体流引入腔室。第一气体入口可以被布置和设置以实现在腔室内循环的气体流的涡流。涡流可以围绕腔室的纵向轴线以超音速旋转。第一气体入口可以与腔室的主体部隔离。在气体流中产生等离子体的各种方法可以用于实现气体涡流的旋转，例如辉光放电、行波、射频、微波和/或用于将气体转换为等离子体的任何其他方法。材料入口可以被配置为将待处理的材料引入腔室中。材料入口可以布置成靠近第一气体入口。材料可以在腔室内通过借助于腔室内的冲击波促进的非研磨机制被处理。出口可以被配置为从腔室中排出气体和已处理的材料。出口可以设置在腔室的与气体入口和材料入口相对的一端。反应器可以包括第一可更换耐磨部件，其构造为保护腔室的内表面的第一部分。腔室的内表面的第一部分可以是如下的位置：在该位置处，由第一气体入口吸入的含有处理材料的粉碎颗粒的气体流撞击腔室。第一可更换耐磨部件可以设置在腔室的内表面的第一部分处，使得第一可更换耐磨部件的第一端可以适于吸收由第一气体入口所吸入的气体流中的粉碎颗粒引起的冲击。如本文所使用的，第一可更换耐磨部件的第一端称为第一可更换耐磨部件的接触端。第一可更换耐磨部件可以由碳化钨、碳化钛、氮化钛、金刚石、类金刚石、氮化硅、氮化硼、钢、铁、铁合金、碳化硅、部分稳定的氧化锆(PSZ)、熔融氧化铝、氮化硼、碳化物、氮化物、陶瓷、硅酸盐、地质聚合物、金属合金、其它合金和/或具有耐磨性(或催化活性)的任何其他材料中的一个或多种制成。在一些实施方式中，第一可更换耐磨部件可以包括可旋转的圆柱杆，其随着粉碎颗粒撞击所述杆而旋转。可旋转的圆柱杆可以控制粉碎颗粒冲击杆表面。在一些实施方式中，第一可更换耐磨部件可以被构造为随着接触端的表面被磨损而连续地进入腔室。在一些实施方式中，第一可更换耐磨部件的接触端可以由催化材料构成或掺杂有催化材料。当粉碎颗粒冲击第一可更换耐磨部件的接触端时，催化剂材料可能脱落。催化剂材料可以构造成增强在反应器中发生的化学反应和/或粉碎。在一些实施方式中，第一可更换耐磨部件可与反应器的其余部分电隔离。这可以便于在第一可更换耐磨部件上施加电场。因此，第一可更换耐磨部件可以实现非法拉第电化学改性催化活性(NEMCA)，也称为电化学增强催化(EPOC)，以用于减少腔室内的粉碎和/或化学反应所需的能量。在一些实施方式中，可以使用对应于第一气体入口的第二气体入口。第二气体入口可以被构造成将转向气体流引入到反应器中，以控制由第一气体入口引入的气体流的方向。第二气体入口的这种“转向”作用可以帮助控制磨损的冲击区域被限制在期望区域，诸如腔室的内表面的第一部分。第二气体入口的“转向”效应可以用来引入涡流和/或界面流来改变反应器中的冲击波。为了实现“转向”效果，第二气体入口可以布置成靠近第一气体入口。在一些实施方式中，反应器的内表面可以被配置成包括袋部(例如干扰器)。袋部可以被构造成具有合适的尺寸以便被粉碎颗粒填充。这可能会在反应器内部形成一层“材料墙”。“材料壁”可以促进“材料上的材料耐磨性”。这种方法被用于粉碎行业，在粉碎行业中它被称为岩石盒(rockbox)。正被处理的材料形成一个屏障，以保护机器免受磨损。在一些实施方式中，可以采用多组第一气体入口、第二气体入口和可更换耐磨部件来增强反应器的耐磨性，并且增大反应器的产量。多组气体入口和可更换耐磨部件可以在围绕腔室周边的各种所需位置处设置在反应器的腔室内。这可以减少或控制由于已处理的材料在排出之前在长距离的飞行路径中行进而由拖拽造成的磨损。在一些实施方式中，腔室的形状可以被构造成具有半径连续减小的基本上圆形的横截面，并且该基本上圆形的横截面被成形为锥形、半球形或喇叭形状。这可以有利地限制反应器在某些区域的磨损。参考附图考虑到下面的描述和所附权利要求，本技术的这些和其它特征和特性，以及结构的相关元件的操作方法和功能以及部件的组合和制造的经济性将变得更加明显，其中，所有附图形成了本说明书的一部分，相同的附图标记表示各个附图中的对应部件。然而，要明确理解的是，附图仅用于说明和描述的目的，而不是作为本专利技术的限制的定义。如在说明书和权利要求书中所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式的“一”，“一个”和“该”包括复数指代物。附图说明图1示出了根据一个或多个实施方式的反应器的俯视图。图2示出了根据一个或多个实施方式的反应器的侧视图。图3以详细视图示出了图1和图2所示反应器的第一可更换耐磨部件的一个示例。图4示出了在图1和图2所示的反应器中包括多个气体入口和可更换耐磨部件的一个示例。图5示出了设计成控制磨损冲击的腔室的内部容积的形状的一个示例。具体实施方式图1和图2分别示出了根据一个或多个实施方式的反应器的俯视图和侧视图。继续参考图1和2，将描述反应器100。反应器100可以被构造为利用在超音速气体涡流中产生的冲击波来促进包括化学反应和/或固体进料的粉碎的处理。在美国非临时申请序本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种构造为利用超音速气体涡流中产生的冲击波来促进其中的化学反应和/或粉碎的反应器，所述反应器进一步被构造为抵抗由化学反应和/或粉碎引起的磨损，所述反应器包括：刚性腔室，其具有基本上圆形的横截面，并且以与所述基本上圆形的横截面垂直的纵向轴线为中心；第一气体入口，其被构造为将高速气体流引入到所述腔室中，第一气体入口被布置和设置成实现在所述腔室内循环的气体流的涡流，所述涡流以超音速围绕所述腔室的纵向轴线旋转；材料入口，其被构造为将待处理的材料引入到所述腔室中，材料入口设置成靠近第一气体入口，所述材料在所述腔室内通过借助于所述腔室内的冲击波促进的非研磨机制被处理；出口，其构造为从所述腔室中排出气体和已处理的材料；和第一可更换耐磨部件，其构造为保护所述腔室的内表面，第一可更换耐磨部件对应于第一气体入口，使得第一可更换耐磨部件布置在所述腔室的内表面的第一部分处，其中所述第一耐磨部件的第一端适于在所述腔室的内表面的第一部分处接触已处理的材料的颗粒；并且，其中由于第一气体入口引入的气体流，所述腔室内的材料的处理对所述腔室的内表面的第一部分造成磨损冲击。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.17 US 14/690,1111.一种构造为利用超音速气体涡流中产生的冲击波来促进其中的化学反应和/或粉碎的反应器，所述反应器进一步被构造为抵抗由化学反应和/或粉碎引起的磨损，所述反应器包括：刚性腔室，其具有基本上圆形的横截面，并且以与所述基本上圆形的横截面垂直的纵向轴线为中心；第一气体入口，其被构造为将高速气体流引入到所述腔室中，第一气体入口被布置和设置成实现在所述腔室内循环的气体流的涡流，所述涡流以超音速围绕所述腔室的纵向轴线旋转；材料入口，其被构造为将待处理的材料引入到所述腔室中，材料入口设置成靠近第一气体入口，所述材料在所述腔室内通过借助于所述腔室内的冲击波促进的非研磨机制被处理；出口，其构造为从所述腔室中排出气体和已处理的材料；和第一可更换耐磨部件，其构造为保护所述腔室的内表面，第一可更换耐磨部件对应于第一气体入口，使得第一可更换耐磨部件布置在所述腔室的内表面的第一部分处，其中所述第一耐磨部件的第一端适于在所述腔室的内表面的第一部分处接触已处理的材料的颗粒；并且，其中由于第一气体入口引入的气体流，所述腔室内的材料的处理对所述腔室的内表面的第一部分造成磨损冲击。2.根据权利要求1所述的反应器，其中，所述第一可更换耐磨部件由碳化钨、碳化钛或氮化钛和/或金刚石制成。3.根据权利要求1所述的反应器，其中，所述第一耐磨部件包括圆柱杆，所述圆柱杆被构造成围绕所述圆柱杆的纵向轴线旋转，所述杆被布置为使得所述杆的第一端形成耐磨部件的一部分或耐磨部件的整个第一端。4.根据权利要求3所述的反应器，其中，所述杆包括催化材料以增大所述反应器的产量。5.根据权利要求4所述的反应器，其中，所述催化材料包括铂和/或钯。6.根据权利要求3所述的反应器，其中，所述第一可更换耐磨部件与所述反应器的其余部分电子隔离。7.根据权利要求1所述的反应器，其中，所述第一可更换耐磨部件进一步被构造为使得所述第一可更换耐磨部件被连续地供给到所述腔室中。8.根据权利要求1所述的反应器，其中，所述第一可更换耐磨部件进一步构造为使得另一个可更换耐磨部件能够联接至所述第一可更换耐磨部件的第二端以...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·兰塞尔，威廉·基廷，大卫·罗尔，
申请(专利权)人：LLT国际爱尔兰有限公司，
类型：发明
国别省市：爱尔兰,IE