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強磁性粒子を用いた電磁渦巻増強装置（渦層装置、電磁ミル）は、回転電磁場を備えたインダクタ内に配置された、直径60〜330 mmの作動室（パイプライン）で構成されています。[1]作動室には、増強装置の作動室の寸法に応じて、直径0.5〜5 mm、長さ5〜60 mmの円筒形の強磁性粒子が数十個から数千個（0.05〜20 kg）含まれています。[2]
電磁渦の強化の歴史
渦層を備えた電磁装置は、1967年にDDログビネンコとOPシェリャコフによって提案されました。[1]これらの著者によって書かれたモノグラフ「渦層を備えた装置に関する技術プロセスの強化」は、これらの装置が以下の分野で効果的に使用されていることを示しました。
- 液体と気体の混合[3]
- ばらばらの材料の混合[4]
- 固体（マイクロレジン）の乾式粉砕[5]
- 液体媒体中の固体の粉砕および分散
- 物質表面の活性化[3]
- 化学反応の実施
- 物質の物理的および化学的性質の変化
この研究に続いて、これらの増強器は多くの研究と開発に応用されました。
電磁渦増強装置における物理的プロセス
技術プロセスと化学反応の強化は、処理された成分の強力な混合と分散、音響および電磁処理、高い局所圧力、および電気分解によって達成されます。強磁性要素を含む渦層を備えた電磁装置は、反応を1.5〜2倍加速し、試薬と電力の消費を20％削減します。 [6]粉砕効果は、強磁性粒子の動きとそれらの相互の自由衝突、および粒子と物体との拘束衝突によって実現されます。粉砕の程度は0.5μm（初期サイズ20mm）です。現在、強磁性要素を含む渦層を備えた電磁装置は実際に存在しており（DD Logvinenko自身が2000個以上を設計および製造）、その原理はいくつかの技術ラインにも実装されています。
電磁渦巻増強装置の産業応用
プロセスを強化するためのこれらのデバイスの産業用途の例は次のとおりです。
- 食品エマルジョンの調製
- ラテックススポンジ製造における加硫剤およびゲル化剤（硫黄、酸化亜鉛、すす、カオリン、フッ化ケイ酸ナトリウム）を含む多成分懸濁液の調製。化学繊維の艶消し剤として使用される二酸化チタンの懸濁液の取得。
- 酸、アルカリ、六価クロム化合物、ニッケル、鉄、亜鉛、銅、カドミウム、その他の重金属、シアン化合物、その他の汚染物質からの廃水処理[7] [8]
- グリースおよびエマルジョンの製造
- 掘削液の準備[9]
- 水中灯油エマルジョン、シリコン、ゴム、ラテックス等の製造。
電磁渦流増強装置は、石炭、[10]、 アルミナ含有スラグ、石英砂、工業用ダイヤモンド、セルロース、チョーク、木粉、フッ素プラスチックなどを粉砕および再粉砕します。また、農業動物の排泄物の除染にも使用できます。
電気機械とデバイス設計の問題
強磁性粒子が存在しない場合に、装置の作業領域に三相インダクタによって生成される回転磁場を特徴付ける主なパラメータには、磁極のペアの数、それらの回転の角速度、[11]磁気誘導ベクトルホドグラフの大きさと回転速度が含まれます。実際の装置では、作業室の表面に近づくにつれて偏心が増加する楕円になります。[12]渦層の磁気特性は体積平均値で特徴付けることをお勧めします。渦層の動作のエネルギー制御に便利なパラメータは、その電力密度です。[13]
AVS-100、АVS-150などの装置（ロシア語キリル文字の頭字語：АВС）[1]は、作業領域全体に強磁性粒子を均一に分散させることに重点を置いており、双極インダクタを備えています。[11]これらの装置用のインダクタを開発する際には、類似物として液体鋼誘導回転子の突極設計が選択されました。突極インダクタ設計の選択は、主に製造技術の簡素化、操作、修理、冷却の容易さに関連していました。[13]
これらの装置の動作領域の中央部分では、強磁性粒子が存在しない磁場はほぼ均一です。この領域の磁気誘導ベクトルのホドグラフは円に近く、これらの装置の動作領域の中心と一致しています。[12]磁気誘導ベクトルの係数は約0.12 T（さまざまな装置では0.1〜0.15 T）です。その回転の角速度は毎秒314ラジアンで、これは3000 rpmの回転速度に相当します。
作動渦層では、平均磁気誘導ベクトルの係数は0.2Tの値に達し、外部磁場強度より一定の位相角だけ遅れます。[13]
これらの装置の様々なモードでの渦層の比出力は、作業面積1立方デシメートルあたり0.1～1.5kWの範囲です。[13]
この装置は、二重回路の油水冷却、インダクタの無効電力を補償する電力コンデンサを備え、380V、50Hzのネットワークから電力を供給されます。この装置のその他の設計上の特徴については、モノグラフで詳しく説明されています。[1]
その後、これらのデバイスや同様のデバイスの設計は、他のメーカーや開発者によって習得、修正、拡張されました。[14] [15] [16]現在、デバイスでは、突極インダクタと分布巻インダクタの両方が使用されており、電気モーターのステータに似ています。さまざまな種類の冷却コンデンサと電力コンデンサが使用されています。必要に応じて、デバイスには電源ネットワークからの電圧と周波数の電力コンバータが含まれます。渦層の動作を監視および制御する方法と、それに基づく技術ラインも改善されています。[15]
検討中のクラスのデバイスの電気機械の問題に関連する科学的および技術的開発では、インダクタと強磁性粒子の挙動のコンピュータモデリングが時々使用されます。[17] [18]この研究では、異なる数の磁極を持つ外部電気インダクタを備えたデバイス内の磁性粒子に対する円形回転磁場の力の影響の解析モデルが検討されています。[19]
最近、縦巻きの円筒形インダクタの動作回転磁場の特性を迅速に工学的に評価する計算と解析の方法が提案され、例が示されている[20]
参考文献
- ^ abcd Logvinenko, DD; Shelyakov, OP (1976).渦層を備えた装置における技術プロセスの強化(ロシア語)。キエフ: Technika。pp. 144 p.
- ^ 「プロセス増強装置 AVS-100。電磁ミル」。
- ^ ab Styła, S. (2017). 「電源付き電磁ミルインダクタの実験室研究」(PDF) . Econtexhmod. 国際季刊誌. 6 (2): 109–114. ISSN 2084-5715.
- ^ US 3869251、「強磁性粒子を含む反応容器内で材料を混合するための装置」
- ^ Wołosiewicz-Głąb, Marta; Ogonowski, Szymon; Foszcz, Dariusz (2016年9月). 「粉砕システム、粉砕鉱物の分類、および制御システムを備えた電磁ミルの構築」.鉱業、鉱物および金属処理における制御、最適化、自動化に関する第17回IFACシンポジウム MMM 2016 ウィーン. 49 (20): 256. doi : 10.1016/j.ifacol.2016.10.098 . ISSN 2405-8963.
- ^ Oberemok VM、Nikitenko MI、2012：強磁性体を備えた電磁装置。産業廃水処理における技術プロセスの強化。 – ポルタヴァ：PUET、318ページ。（ウクライナ語）。
- ^ May, Frank (2017年10月1日). 「電磁渦層装置を用いた油性廃水の除染」. INDUSTRIAL WATERWORLD . 17 (5).
- ^ May, Frank (2018年4月28日). 「電気めっき廃水処理の効率改善」www.watertechonline.com。
- ^ May, Frank (2018年4月23日). 「渦層装置による掘削流体調製の効率向上」.トレンチレステクノロジー。
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