RS60979B1 - Reaktor za hemijsku reakciju i postupak regulisanja hemijske reakcije - Google Patents

Description

Opis

[0001] Pronalazak se odnosi na reaktor za hemijsku reakciju, kao i na postupak regulisanja hemijske reakcije.

[0002] Iz patenta DE 10 2016 109 639 A1 poznat je reaktor sa komorom za reakciju i kućištem, koje okružuje komoru za reakciju. Preko elementa mlaznice u komoru za reakciju se dovodi prvi reagens. Drugi element mlaznice dovodi drugi reagens u komoru za reakciju, pri čemu se oba reagensa međusobno sudaraju sa velikom kinetičkom energijom. Kinetička energija koristi se pritom, prema patentu DE 102016 109 639 A1, za atomsko ili molekularno restrukturiranje barem jednog od ta dva reagensa. Što se tiče reagensa, oni mogu biti voda i neki tečni ugljovodonik, kao što je, na primer, dizel gorivo. Željeni proizvod iz hemijske reakcije koja se odvija u komori za reakciju, dakle atomskog ili molekularnog restrukturiranja barem jednog od reagensa, jeste modifikovano dizel gorivo, koje omogućuje sagorevanje sa naročito niskim sadržajem štetnih materijala. Naročito kod primene u motorima sa unutrašnjim sagorevanjem postoji velika potreba za ovakvim gorivima, budući da se granične vrednosti za emisije kod motornih vozila stalno pooštravaju. Patent US2007/212294 predstavlja reaktor sa oscilatornim elementom mlaznice.

[0003] Atomsko ili molekularno restrukturiranje obično je povezano sa unosom energije odnosno sa gubitkom hemijski vezane energije, tako da, na primer, prethodno pomenuta hemijska reakcija vode i dizel goriva u cilju stvaranja modifikovanog dizel goriva sa poboljšanim karakteristikama uzrokuje povećane troškove proizvodnje tj. dovodi do nepovoljnog ekološkog bilansa kod modifikovanog dizel goriva. Naročito ako hemijska reakcija ima nizak prinos, može se desiti da prednosti modifikovanog dizel goriva

[0004] ne mogu opravdati troškove njegove proizvodnje. Patent US2007/212294 stavlja na uvid javnosti reaktor sa oscilatornim elementom mlaznice.

[0005] Zbog toga je zadatak predmetnog pronalaska da obezbedi reaktor u kome su moguće hemijske reakcije sa visokim prinosom pri niskom utrošku energije.

[0006] Zadatak koji se nalazi u osnovi predmetnog pronalaska rešava se kombinacijom karakteristika prema patentnom zahtevu 1. Primeri tehničkih rešenja mogu se preuzeti iz zahteva koji slede za patentnim zahtevom 1.

[0007] Element mlaznice reaktora prema predmetnom pronalasku, obuhvata ulaz za dotok barem jednog reagensa u komoru za reakciju, pri čemu je element mlaznice postavljen tako da se može kretati prema kućištu reaktora. Reaktor obuhvata senzorni uređaj kojim se može registrovati barem jedna merna promenljiva za vreme hemijske reakcije koja se odvija u komori za reakciju u reaktoru. Preko uređaja za podešavanje može se podesiti barem jedan parametar za položaj. Pomoću parametra za položaj i eventualno pomoću drugih parametara za položaj, moguće je opisati način na koji je postavljen element mlaznice. Od toga onda zavisi kako se element mlaznice može pomerati prema kućištu i kakvo se kretanje tj. forma kretanja podešava pri hemijskoj reakciji. Kretanje elementa mlaznice može se otpočeti tj. podstaći hemijskom reakcijom ili procesnim parametrom kao što su pritisci, temperature, brzine protoka.

[0008] Reaktor prema predmetnom pronalasku obuhvata, dalje, kontrolnu jedinicu koja je realizovana da primi merni signal sa senzornog uređaja koji je zasnovan na registrovanoj mernoj promenljivoj od strane senzornog uređaja. Kontrolna jedinica može zatim, u zavisnosti od izmerenog signala, da stvori upravljački signal za uređaj za podešavanje. Na taj način se omogućuje da se podesi barem jedan parametar za položaj uređajem za podešavanje, u zavisnosti od merne promenljive, registrovane senzornim uređajem.

[0009] Kontrolna jedinica može da sadrži procesor u kome je sačuvana funkcija između dolaznog izmerenog signala i izlaznog upravljačkog signala. Izlazni upravljački signal može pritom zavisiti od drugih veličina koje imaju uticaja, a koje se registruju za vreme hemijske reakcije i isporučuju kontrolnoj jedinici kao drugi signali koji vrše izvesni uticaj.

[0010] Prema predmetnom pronalasku, senzorni uređaj obuhvata senzor za registrovanje frekvencije kojom osciluje element mlaznice. Senzor za registrovanje frekvencije koji, može biti realizovan kao na primer senzor zvuka, odašilje zatim izmereni signal, koji odgovara zabeleženoj frekvenciji, kontrolnoj jedinici koja na osnovu izmerenog signala odaje upravljački signal ili obračunava i šalje ga uređaju za podešavanje. Prema upravljačkom signalu, ponovo se podešava parametar za položaj preko uređaja za podešavanje, čime se utiče na kretanje elementa mlaznice, odnosno frekvencije na ovom primeru tehničkog rešenja.

[0011] Na veliko iznenađenje, pokazalo se da se podešavanjem frekvencije može optimizovati prinos tj. stepen delotvornosti hemijske reakcije. Takođe se pokazalo da se podešavanjem frekvencije, kojom osciluje element mlaznice, može uticati na tok hemijske reakcije tako da se dobiju različiti proizvodi.

[0012] Kod jednog primera tehničkog rešenja, predviđeno je prvo mesto zaustavljanja i drugo mesto zaustavljanja elementa mlaznice, između kojih se može pomerati element mlaznice. Pritom, razmak između prvog mesta zaustavljanja i drugog mesta zaustavljanja predstavlja podesivi parametar položaja. Razmakom između oba mesta zaustavljanja elementa mlaznice može se podesiti amplituda oscilacije elementa mlaznice koja se kreće između prvog mesta zaustavljanja i drugog mesta zaustavljanja, čime se utiče na njegovu frekvenciju.

[0013] Poželjno je da se samo jedno od oba mesta zaustavljanja realizuje kao pokretljivo mesto zaustavljanja, dok je drugo mesto zaustavljanja fiksirano i ne može se pomerati. Pokretljivi element za podešavanje kao deo uređaja za podešavanje može da obuhvata pokretljivo mesto zaustavljanja. Kod jednog primera tehničkog rešenja, element za podešavanje je navojni element čiji se aksijalni položaj može podesiti zavrtanjem. Poželjno je pritom da pokretljivo mesto zaustavljanja deluje u aksijalnom pravcu navojnog elementa. Ukoliko je suviše mala visina navoja navojnog elementa, aksijalan položaj navojnog elementa se može veoma precizno podesiti, a samim tim i efikasan položaj pokretljivog mesta zaustavljanja.

[0014] Razmak između prvog mesta zaustavljanja i drugog mesta zaustavljanja elementa mlaznice može se pružati paralelno sa glavnim protočnim pravcem u kome reagens protiče kroz element mlaznice. Kod ovog primera tehničkog rešenja, element mlaznice kreće se, prema tome, paralelno sa glavnim protočnim pravcem, naime ili u glavnom protočnom pravcu ili u suprotnom pravcu, dakle za 180° u odnosu na glavni protočni pravac.

[0015] Razmak između mesta zaustavljanja uzrokuje zazor elementa mlaznice, pri čemu zazor uslovljava neophodnu slobodu kretanja elementa mlaznice. Zazor može imati vrednosti od 0,01 do 3 mm, poželjno 0,2 do 2 mm.

[0016] Element mlaznice može se, prema tome, smatrati delom oscilatornog sistema, koji obuhvata zamajac i opružni sistem prigušivanja, pri čemu je opružni sistem prigušivanja uslovljen načinom na koji je pozicioniran element mlaznice u kućištu i utiče na oscilatorno ponašanje elementa mlaznice. Može se, na primer, predvideti meko ili čvrsto pozicioniranje elementa mlaznice, pri čemu se sila, kojom se element mlaznice steže u kućištu, može takođe smatrati potencijalnim parametrom pozicioniranja, koji se može podesiti uređajem za podešavanje, kako bi se uticalo na kretanje elementa mlaznice. Na taj način se može menjati i sila stezanja pomoću uređaja za podešavanje.

[0017] Element mlaznice može da obuhvata izlaz, pri čemu je poprečni presek protoka izlaza veći od protočnog poprečnog preseka ulaza. Kod jednog primera tehničkog rešenja, poprečni presek protoka kanala mlaznice (protočni kanal ulaz i izlaz) kontinuirano se povećava polazeći od ulaza. Takođe je moguće da poprečni presek između ulaza i izlaza obrazuje minimum (u vidu suženja, pri čemu je poprečni presek protoka tog suženja manji od protočnih poprečnih preseka ulaza i izlaza) ili maksimum.

[0018] Kanal mlaznice može da obuhvata oblik zarubljene kupe. Ugao otvora na zarubljenoj kupi može imati vrednosti između 20 i 70°, 30 i 60° ili poželjno 40 do 50°. Ugao otvora predstavlja pritom ugao između omotača kupe i središnje ose zarubljene kupe.

[0019] Kroz ulaz na elementu mlaznice može na primer da uđe smeša dvaju reagensa koja se nalazi pod pritiskom, tako da se smeša usled pritiska ubacuje kroz ulaz, a zatim protiče velikom brzinom kroz element mlaznice. Reagensi mogu biti, na primer voda, i tečni ugljovodonik.

[0020] Na osnovu velikog protočnog poprečnog preseka izlaza i time uslovljenog pada pritiska, može doći do obrazovanja mehurića barem kod jednog reagensa, koji ponovo sami od sebe nestaju (kavitacija) u elementu mlaznice između ulaza i izlaza ili iza izlaza elementa mlaznice, gledano u pravcu protoka. Uslovljeno pokretljivim elementom mlaznice, naročito između ulaza i izlaza elementa mlaznice dolazi do promenljivog odnosa pritiska, koji se poželjno naizmenično smenjuju, pri čemu se prema predmetnom pronalasku ovi promenljivi odnosi pritiska iskorišćavaju tako da se faza implozije mehurića vremenski razvuče. Pritom, se može, u cilju atomskog ili molekularnog restrukturiranja barem jednog reagensa, ciljano iskoristiti energija, oslobođena usled raspadanja mehurića, koja bi inače prilikom kavitacije ostala neiskorišćena, na primer kao toplotna energija. Oscilovanje elementa mlaznice omogućava na taj način ciljano iskorišćavanje energije, oslobođene usled kavitacije, za potrebe hemijske reakcije.

[0021] Komora za reakciju treba da obuhvata prostor koji se nalazi između ulaza i izlaza unutar elementa mlaznice. Komora za reakciju obuhvata prema tome takođe i kanal mlaznice. Ne oslanjajući se na ovu teoriju, pretpostavlja se da se ne baš neznatni deo hemijske reakcije odvija već u kanalu mlaznice, dakle između ulaza i izlaza elementa mlaznice.

[0022] Poželjno je da je element mlaznice realizovan kao kružni disk. Disk može da obuhvata centralni otvor. U nivou prve osnovne površine diska postavljen je ulaz, u nivou suprotne druge osnovne površine diska postavljen je izlaz. Poželjno je da je kod elementa mlaznice reč o suštinski rotaciono simetričnom telu, pri čemu je centralni otvor realizovan tako da bude koaksijalan sa središnjom osom.

[0023] Kod jednog primera tehničkog rešenja, element mlaznice razdvaja komoru za reakciju od pretkomore. Pretkomora služi da se barem jedan reagens za hemijsku reakciju ili smeša od više reagensa dopremi do izlaza elementa mlaznice. Reagens tj. smeša se u pretkomori nalazi pod pritiskom i kroz ulaz elementa mlaznice dospeva u komoru za reakciju. Dalje će se koristiti izraz „reagens“ kako za reagens, tako i za smešu.

[0024] Element mlaznice ne služi, prema jednom primeru tehničkog rešenja, samo za sprovođenje reagensa do komore za reakciju, već je zadužen i za naizmenično smenjivanje odnosa pritiska u komori za reakciju, čime se utiče i kontroliše tok kavitacije (stvaranje mehurića i njihova implozija). Oblikovanje elementa mlaznice, čija masa predstavlja zamajac prethodno opisanog oscilatornog sistema, zavisi, prema tome, osim od oblikovanja kanala mlaznice, i od spoljašnjeg oblika elementa mlaznice, kako bi se, na primer, realizovala prethodno određena vrednost za masu/zamajac elementa mlaznice.

[0025] Element mlaznice može biti izrađen od jednog materijala, čija je gustoća veća od 5 g/cm3, poželjno veća od 8 g/cm3. Kao materijali za element mlaznice u obzir dolaze, na primer, gvožđe ili mesing. Odnos mase elementa mlaznice (izmerena u g) u odnosu na poprečni presek protoka ulaza (izmeren u mm<2>), prema jednom primeru tehničkog rešenja, iznosi između 30 i 100, 40 do 80 ili 50 do 70. Ukoliko, na primer, prečnik kružnog protočnog poprečnog preseka ulaza iznosi 2 mm, a masa elementa mlaznice 150 g, onda iz toga proizlazi odnos mase/poprečnog preseka protoka 48 g/mm<2>.

[0026] Odnos projektovane ukupne površine elementa mlaznice i protočnog poprečnog preseka ulaza može iznositi između 500 i 3000, poželjno između 1000 i 2000, pri čemu ta ukupna površina treba da odgovara površini elementa mlaznice, projektovanoj u ravan protočnog poprečnog preseka ulaza. Ukoliko je, na primer, kod elementa mlaznice reč o kružnom disku sa prečnikom od 80 mm, pri čemu prečnik kružnog ulaza na elementu mlaznice iznosi 2 mm, tada iz toga proizlazi odnos projektovane površine i protočnog poprečnog preseka ulaza 1600 (80<2>/2<2>).

[0027] Kod jednog primera tehničkog rešenja, element mlaznice je pričvršćen za kućište preko membrane koja ga obavija. Dokle god je element mlaznice realizovan kao kružni disk, kod membrane koja ga obavija može biti reči o prstenu. Membrana koja ga obavija može biti fiksno povezana za kućište svojim nekim spoljašnjim delom, dok je svojim nekim unutrašnjim delom fiksno povezana za element mlaznice. Usled elastičnosti membrane, tada je element mlaznice postavljen tako da se može pomerati u odnosu na kućište. Membrana može da obuhvata i dodatnu funkciju da zaptiva komoru za reakciju u odnosu na pretkomoru.

[0028] Membrana može biti od nekog elastičnog materijala, na primer, od gume ili nekog elastomera. Postavka membrane, kućišta i elementa mlaznice može se izvršiti tako da se membrana u stanju mirovanja reaktora nalazi pod određenim mehaničkim naponom. Moguće je da se za vreme rada reaktora, ovaj napon iznova podesi tj. reguliše u zavisnosti od mernih promenljivih, zabeleženih za vreme hemijske reakcije.

[0029] Reaktor može da sadrži element za podešavanje sa vrhom u vidu igle koji je postavljen ispred ulaza na elementu mlaznice tj. prodire kroz ulaz elementa mlaznice. Pozicija vrha u vidu igle u odnosu na ulaz elementa mlaznice može se podesiti prema jednom primeru tehničkog rešenja. Ovim podešavanjem može se uticati na prinos hemijske reakcije tj. na kvalitet proizvoda koji nastaju iz hemijske reakcije.

[0030] Element za podešavanje može da obuhvata kanal za dotok još jednog reagensa. Na taj način, osim reagensa iz pretkomore, u kanal mlaznice može se dopremiti još jedan fluid (u tečnom, gasnom stanju ili u čvrstom stanju koje se može pretvoriti u tečno, u vidu malih čestica) iz elementa za podešavanje.

[0031] U blizini ulaza, mogu biti ugrađene površinske konstrukcije, na primer – kod primera tehničkog rešenja sa kružnim diskom u svojstvu elementa mlaznice – na prvoj osnovnoj površini, okrenutoj prema pretkomori. Kod jednog primera tehničkog rešenja, površinske konstrukcije su postavljene oko ulaza. Pritom, površinske konstrukcije mogu biti realizovane u vidu useklina koje se radijalno pružaju. Usekline ili žlebovi mogu biti postavljeni oko ulaza, takođe, u obliku spirala. Pokazalo se da se izradom površinskih konstrukcija odnosi protoka (povećana turbulencija) ispred ulaza elementa mlaznice menjaju tako da se može uvećati prinos hemijske reakcije.

[0032] Naredni zadatak ovog pronalaska da obezbedi postupak za regulisanje hemijske reakcije sa ciljem povećanja prinosa pri što manjoj potrošnji energije, rešava se kombinacijom karakteristika prema zahtevu 11. Primeri tehničkog rešenja postupka prema predmetnom pronalasku mogu se preuzeti iz zahteva koji slede za zahtevom 11.

[0033] Kod postupka prema predmetnom pronalasku, koristi se prethodno opisani reaktor. Kod postupka prema predmetnom pronalasku, za vreme reakcije, element mlaznice izvodi oscilatorno kretanje, pri čemu se beleži barem jedan parametar oscilacije oscilatornog kretanja i pri čemu se hemijska reakcija reguliše na osnovu registrovanog parametra oscilacija. Kod jednog primera tehničkog rešenja, parametar oscilacije jeste frekvencija oscilatornog kretanja elementa mlaznice. Kod jednog primera tehničkog rešenja, željena vrednost frekvencije iznosi između 16 i 20.000 Hz, 100 do 10.000 Hz ili 1000 do 5000 Hz. Takođe je moguće se frekvencija nalazi u opsegu ultrazvuka, pri čemu se u ovom slučaju polazi od frekvencija preko 20.000 Hz (na primer 20.000 Hz do100 kHz).

[0034] Postupak može predvideti da oscilatorno kretanje može se ograničiti prethodno opisanim prvim mestom zaustavljanja elementa mlaznice i prethodno opisanim drugim mestom zaustavljanja elementa mlaznice, pri čemu se u cilju regulisanja reakcije menja tj. podešava razmak između prvog mesta zaustavljanja i drugog mesta zaustavljanja.

[0035] Kod jednog primera tehničkog rešenja, položaj tela u vidu igle u odnosu na ulaz na elementu mlaznice menja se kako bi se regulisala hemijska reakcija.

[0036] Uređajem prema predmetnom pronalasku tj. postupkom prema predmetnom pronalasku, kod nekog tečnog ugljovodonika (kao što je na primer dizel gorivo) može se vezati kiseonik za same ugljovodonične lance tako da dizel gorivo ostane stabilno na oksidaciju. Kiseonik se hemijski vezuje za ugljovodonik u vidu hidroksila ili karboksila.

[0037] Pri sagorevanju u motoru sa unutrašnjim sagorevanjem, kiseonik pada na dublji stepen oksidacije i obrazuje uobičajene proizvode sagorevanja H2O i CO2. Formirani H2O pri sagorevanju u motoru sa unutrašnjim sagorevanjem prelazi u fazu pare, čime se zajedno sa oslobođenjem termičke energije sagorevanjem stvara i mehanička energija u cilindru motora sa unutrašnjim sagorevanje.

[0038] Pomoću atoma kiseonika, koji su dodatno hemijski vezani, dizel gorivo sagoreva sa manjom emisijom pri visokom stepenu efikasnosti. Dizel gorivom, modifikovanim na ovaj način, mogu se redukovati NOxemisije već pri sagorevanju.

[0039] Ne oslanjajući se na ovu teoriju, u postupku prema predmetnom pronalasku odvija se razlaganje molekula vode, pri čemu nastaju radikalni hidroksilioni, koji sa molekulima ugljovodonika osnivaju nove hemijske strukture. Pri razdvajanju molekula vode, gasna faza se preskače i reakcioni materijal ostaje u tečnom stanju. Na taj način, ovoj reakciji je potrebno relativno malo energije za sprovođenje. Ustanovljeno je da obrađeni materijal odmah nakon procesa promene, poseduje karakteristike radikala. Daljom obradom, radikalne strukture se pretvaraju u stabilne strukture putem oksidacije. Stabilizacija radikalnog hemijskog stanja može uslediti dodavanjem kiseonika, vodonika, CO2, metana i drugih gasova i tečnosti. Ovim se omogućuje da se dizel gorivo obogati pogodnijim karakteristikama. Ovaj postupak se, prema tome, zasniva na veštačkoj radikalizaciji reagensa i stabilizaciji putem oksidacije.

[0040] Postupak se može primeniti i tamo gde se koriste emulzije (na primer u kozmetičkoj i prehrambenoj industriji). Ovim postupkom može se redukovati ili čak izbeći upotreba dodatnih supstanci, koje su inače nezaobilazne, kao što su na primer tenzidi.

[0041] Na osnovu primera tehničkog rešenja, prikazanih na slikama, bliže će se objasniti ovaj pronalazak. Prikazane su:

Slika 1 shematski, reaktor prema predmetnom pronalasku;

Slika 2 delovi reaktora prema predmetnom pronalasku u uzdužnom preseku;

Slika 3 uvećani isečak sa slike 1; i

Slika 4 geometrijski oblik kanala mlaznice.

[0042] Slika 1 predstavlja shematski prikaz reaktora koji je u svojoj celovitosti označen brojem 1. Reaktor 1 pritom treba da obuhvata sastavne delove koji se nalaze unutar isprekidane tačkaste linije. Reaktor obuhvata kućište 10 i komoru 3 za reakciju koju okružuje kućište 10. Element mlaznice je postavljen tako da se može pomerati u odnosu na kućište 10. Ovaj element mlaznice nije predstavljen na slici 1, već na slikama 2 i 3, i tamo je naznačen pozivnom oznakom 30. Uređaj 50 za podešavanje služi da se podesi parametar za pozicioniranje elementa 30 mlaznice koji je postavljen tako da se može kretati. Kod parametra za pozicioniranje, na ovom primeru tehničkog rešenja reč je o zazoru koji je zadužen za izvesnu pokretljivost elementa 30 mlaznice tako da se može pomerati u oba smera tj. da može izvesti oscilatorno kretanje.

[0043] Uređaj 50 za podešavanje povezan je sa kontrolnom jedinicom 70 preko signalnog voda 60. Senzorni uređaj 80 registruje barem jednu frekvenciju kojom osciluje element mlaznice. Senzorni uređaj 80 sprovodi zabeleženu frekvenciju preko signalnog voda 61 tj. izmereni signal na osnovu zabeležene frekvencije, do kontrolne jedinice 70. Na osnovu izmerenog signala senzornog uređaja 80, kontrolna jedinica 70 određuje upravljački signal za uređaj 50 za podešavanje, koji se prosleđuje preko signalnog voda 60. Kontrolna jedinica 50, na taj način, reguliše frekvenciju elementa 30 mlaznice.

[0044] Reaktor, nadalje, obuhvata drugi uređaj 90 za podešavanje, kojim se može podesiti aksijalni položaj vrha u vidu igle (vidi referentni znak 92 na slikama 2 i 3) u odnosu na element 30 mlaznice. Više detalja o tome može se preuzeti iz opisa slika koje se odnose na slike 2 i 3. Uređaj 90 za podešavanje povezan je sa kontrolnom jedinicom 70 preko signalnog voda 62. Aksijalni položaj vrha u vidu igle može se na taj način podesiti takođe preko kontrolne jedinice 70.

[0045] Prvi reagens 100 doprema se kućištu 10 reaktora 1 preko pumpe 101. Pumpa 103 zatim upumpava drugi reagens 102 u kućište 10 za hemijsku reakciju koja se odvija u reaktoru. Reagens 100 i reagens 101 spajaju se izvan reaktora 1, tako da smeša reagensa 100 i 101 dospeva u reaktor 1. Pumpa 104 zadužena je za to da se deo smeše koji ne učestvuje u hemijskoj reakciji cirkulacijom ponovo vrati u kućište 10. Reagens 100 može biti voda. Reagens 102 može biti neko uobičajeno dizel gorivo.

[0046] Ostali elementi, koji su predstavljeni izvan isprekidane tačkaste linije, služe daljoj obradi proizvoda hemijske reakcije tj. optimizaciji zaptivenosti. Dodatna obrada nije deo ovog pronalaska, pa se zbog toga neće detaljno opisivati.

[0047] Slika 2 prikazuje delove reaktora 1 u uzdužnom preseku, pri čemu slika 3 prikazuje uvećani isečak sa slike 3. Slika 3 ne prikazuje pritom sve karakteristike sa slike 2 tj. blago modifikovane sastavne delove. Kućište 10 obuhvata prvi deo 11 kućišta i drugi deo 12 kućišta. U kućištu 10 smešten je element 30 mlaznice tako da se može pomerati. Na primeru tehničkog rešenja, prikazanom na slikama 2 i 3, element 30 mlaznice može se pomerati na levo i na desno u ravni crteža.

[0048] Element 30 mlaznice realizovan je kao kružni disk koji obuhvata centralno probušen otvor 31. Centralno probušen otvor 31 postavljen je koaksijalno sa središnjom osom 5 reaktora 1. Centralno probušen otvor 31 definiše ulaz 32 i izlaz 33 na elementu 30 mlaznice i može se takođe smatrati kanalom mlaznice (vidi sliku 3). Može se uočiti da je kružni poprečni presek protoka ulaza 32 manji od kružnog protočnog poprečnog preseka izlaza 33. Poprečni presek protoka izlaza 33 (izračunat u površinskim jedinicama, nezavisno od oblika protočnog poprečnog preseka) može biti za faktor 4 ili više veći od protočnog poprečnog preseka ulaza 32. Glavni protočni pravac kroz kanal 31 mlaznice pruža se paralelno sa središnjom osom 5.

[0049] Pozicija elementa 30 mlaznice obuhvata mali zazor koji omogućuje kretanje elementa 30 mlaznice u oba smera, paralelno sa središnjom osom 5.

[0050] Kanal 31 mlaznice obuhvata oblik zarubljene kupe. Ugao otvora na zarubljenoj kupi koji je na slici 3 označen slovom α, iznosi otprilike 45°.

[0051] Element 30 mlaznice obuhvata prvu osnovnu površinu 34 i drugu osnovnu površinu 35, koja se nalazi na odstojanju od prve. Razmak između prve osnovne površine 34 i druge osnovne površine 35 odgovara pritom debljini elementa 30 mlaznice. Debljina može iznositi, na primer, 1 do 10 mm.

[0052] Kao što se može videti na slici 2, prvi deo 11 kućišta obrazuje prvi ulazni kanal 13, kroz koji se sprovodi smeša reagensa 100 i 102 za hemijsku reakciju do pretkomore 2 (ulazni kanal nije predstavljen na slici 3). Pretkomora 2 ograđena je pritom prvim delom 11 kućišta i elementom 30 mlaznice. Smeša vode i dizel goriva koja se nalazi pod pritiskom dospeva kroz ulaz 32 u kanal 31 mlaznice koji se uliva u komoru 3 za reakciju. Kanal 31 mlaznice treba da bude deo komore 3 za reakciju, tako da, gledano u protočnom pravcu smeše, komora 3 za reakciju u užem smislu počinje već od ulaza 32 na elementu 30 mlaznice. Deo smeše koji ne dospeva kroz ulaz 32, napušta pretkomoru 2 kroz izlazni otvor 14, pa se ponovo doprema u pretkomoru preko pumpe 104 (vidi sliku 1).

[0053] Drugi deo 12 kućišta koji okružuje komoru 3 za reakciju, obuhvata cilindrični unutrašnji omotač 15 i spoljašnji omotač 16, postavljen koaksijalno u odnosu na unutrašnji, pri čemu unutrašnji omotač 15 obrazuje zapravo kružni zid komore 3 za reakciju. Prstenasti prostor 4 između unutrašnjeg omotača 15 i spoljašnjeg omotača 16 služi da prihvati vodu i dizel gorivo koje može skrenuti usled zaptivenosti pretkomore 2 koja nije 100-procentna. Kroz odvodni kanal 17, iz prstenastog prostora 4 odvode se sve uhvaćene supstance usled nedovoljne zaptivenosti.

[0054] Dalje, komora 3 za reakciju ograđena je nastavkom 36 u obliku omotača koji se koaksijalno nastavlja na drugu osnovnu površinu 35 elementa 30 mlaznice. Nastavak 36 koji obuhvata blago smanjeni prečnik u odnosu na prečnik unutrašnjeg omotača 15, služi za to da dodatno ogradi komoru 3 za reakciju od prstenastog prostora 4.

[0055] Na suprotnom kraju od elementa 30 mlaznice u suštinski cilindričnoj komori 3 za reakciju predviđen je izlazni otvor 18 kroz koji mogu iz reaktora 1 izaći proizvodi reakcije koja se odvija u komori 3 za reakciju.

[0056] Element 30 mlaznice drži se prstenastom membranom 40. Unutrašnji deo 41 membrane 40 razapet je između prstena 37 za pričvršćivanje i ivice 38 elementa 30 mlaznice, koja ga obavija, a čija je debljina redukovana. Navojni probušeni otvori 39 predviđeni su da prime zavrtnje za pričvršćivanje kroz koje se unutrašnji deo 41 membrane 40 može pritegnuti između prstena 36 za pričvršćivanje i ivice 37.

[0057] Spoljašnji deo 42 pritegnut je između prvog dela 11 kućišta i prstenaste prirubnice 19 za pričvršćivanje. Zavrtnjima za pričvršćivanje koji se mogu naviti u navojne probušene otvore 20, spoljašnji deo 42 membrane može se fiksirati između prvog dela 11 kućišta i prirubnice 19 za pričvršćivanje.

[0058] Prethodno pomenuti zazor, koji je neophodan za pomeranje elementa 30 mlaznice prema kućištu 10, definiše se prstenastim prvim mestom 21 zaustavljanja, kao i elementom 51 za podešavanje sa drugim mestom 52 zaustavljanja. Aksijalni položaj drugog mesta 52 zaustavljanja (paralelno sa središnjom osom 5) varijabilan je na osnovu aksijalne podesivosti elementa 51 za podešavanje. Element 51 za podešavanje je deo uređaja 50 za podešavanje i realizovan je kao navojni element. Navojni element obuhvata spoljašnji navoj 53 koji se nalazi u interakciji sa unutrašnjim navojem 22 na prirubnici 19 za pričvršćivanje. Element 51 za podešavanje obuhvata spoljašnje ozubljenje 54 koje je skopčano sa zupčanikom 55 u vidu češlja. Kad se zupčanik 55 okreće, taj obrt se prenosi na element 51 za podešavanje, pri čemu se usled interakcije spoljašnjeg navoja 53 i unutrašnjeg navoja 22 prirubnice 19 za pričvršćivanje podešava aksijalno pomeranje elementa 51 za podešavanje, a samim tim i aksijalno pomeranje drugog mesta 52 zaustavljanja elementa 30 mlaznice. Drugim rečima, obrtom elementa 51 za podešavanje, podešavaju se zazor, a samim tim i maksimalna amplituda elementa 30 mlaznice.

[0059] U prvom delu 11 kućišta predviđen je, koaksijalno u odnosu na središnju osu 5, još jedan aksijalno pokretljiv element 91 za podešavanje kao deo uređaja 90 za podešavanje koji obuhvata vrh 92 u vidu igle, kao što je već pomenuto. Vrh 92 u vidu igle uglavljuje se pritom kroz otvor 32, a samim tim prodire u kanal 31 mlaznice. Element 91 za podešavanje obuhvata kanal 93 kroz koji u kanal 31 mlaznice se može dopremiti još jedan reagens pored smeše koja se uvodi u pretkomoru 2. Element 91 za podešavanje obuhvata spoljašnje ozubljenje 94 koje je skopčano sa zupčanikom 95. Spoljašnji navoj 96 elementa 91 za podešavanje nalazi se u interakciji sa unutrašnjim navojem 23, ugrađenim u prvi deo 11 kućišta tako da obrt zupčanika 95 izaziva aksijalno pomeranje elementa 91 za podešavanje. Okretanjem zupčanika 95 može se, prema tome, podesiti aksijalni položaj vrha 92 u vidu igle u odnosu na kanal 31 mlaznice.

[0060] Smeša vode i dizel goriva dospeva sa visokim pritiskom (na primer 2 do 5 bara) u pretkomoru 2. Smeša se pritom pritiska kroz ulaz 32 u kanal 31 mlaznice, pri čemu, usled vladajućih odnosa u pogledu protoka i pritiska u kanalu 31 mlaznice tj. u komori 3 za reakciju, dolazi do stvaranja gasnih mehurića koji ponovo nestaju sami od sebe (kavitacija). Protokom i odnosima pritiska podstiče se oscilatorno kretanje elementa 30 mlaznice, pri čemu se pomoću elementa 51 za podešavanje može podesiti zazor elementa 30 mlaznice. Time se opet utiče na frekvenciju kojom element 30 mlaznice može da osciluje. Poželjno je da se teži rezonantnoj frekvenciji tako da element 30 mlaznice osciluje sa frekvencijom izazivača oscilacije.

[0061] Energija koja se oslobađa spajanjem gasnih mehurića, koristi se za izazivanje oscilatornog kretanja elementa 30 mlaznice.

[0062] Oscilatorno kretanje elementa 30 mlaznice izaziva se, prema tome, implozijom gasnih mehurića. Budući da je prema predmetnom pronalasku, element 30 mlaznice realizovan tako da bude pokretljiv, oscilatorna energija elementa 30 mlaznice deluje uglavnom u dva pravca paralelno sa središnjom osom 5, naime na prikazu sa slike 2 na levo u pravcu glavnog protočnog pravca i suprotno u odnosu na glavni protočni pravac, dakle na desno (napred i nazad). Ovim postupkom menja se vremenski tok faze implozije. Budući da se faza implozije odvija u opsegu mikro- ili milisekundi, moguće je uticati na ovu fazu prema predmetnom pronalasku. Tj. postupak se mora regulisati tako da oscilacija prelazi u rezonancu. Treba razlikovati dve faze:

a) vremensko skraćivanje faze implozije: skraćivanje faze implozije, koja nastupa kada se element mlaznice kreće u pravcu glavnog protočnog pravca, izaziva odavanje više energije koja se koristi za destrukciju molekularnih struktura (kidanje postojećih hemijskih struktura). U ovoj fazi, koristi se oscilatorna energija za višu efikasnu energiju.

b) vremensko prolongiranje faze implozije: vremensko prolongiranje faze implozije, koje nastupa pri kretanju suprotnom od glavnog protočnog pravca elementa 30 mlaznice, koristi se za (novo) strukturiranje molekula budući da proces strukturiranja zahteva dužu vremensku fazu.

[0063] Oscilovanje elementa 30 mlaznice može se, takođe, pokrenuti veštački (mehanički ili električno) (umesto putem kavitacije).

[0064] Amplituda oscilovanja elementa 30 mlaznice može se modulirati tako da se molekularne strukture kidaju u jednom delu reaktora, dok se u drugom delu reaktora pokidane molekularne strukture ponovo strukturišu.

[0065] Između vrha 92 u vidu igle i elementa 30 mlaznice može delovati neki električni potencijal. On može poslužiti za to da se ubrza proces destrukcije.

[0066] U užem smislu, ako ovaj pronalazak uopšte i koristi kavitaciju, onda jedino u cilju podsticanja elementa 30 mlaznice. Čim se postigne željena frekvencija, a hemijska reakcija se reguliše, više ne može biti reči o kavitaciji u smislu neurednog oslobađanja energije. Štaviše, oslobađanje energije pri imploziji gasnih mehurića se koristi ciljano za restrukturiranje barem jednog reagensa.

[0067] Slika 4 prikazuje primer tehničkog rešenja geometrijskog oblika kanala 31 mlaznice. Polazeći od ulaza 31, kanal 31 mlaznice obuhvata najpre prvi odeljak 31a sa konstantnim ili približno konstantnim protočnim poprečnim presekom, pri čemu ugao otvora u ovom odeljku iznosi 0° odnosno 0° do 5°. Na prvi odeljak nadovezuje se drugi odeljak 31b koji se takođe može smatrati prelaznim odeljkom. U prelaznom odeljku vrši se prelaz između praktično nepostojećeg ugla otvora prvog odeljka 31a i ugla α otvora u trećem odeljku 31c. Na ovom primeru tehničkog rešenja, ugao α otvora iznosi otprilike 25°. U trećem odeljku 31c, ugao α otvora ostaje konstantan čitavom dužinom odeljka 31c. Takođe je moguće da se ugao otvora ka izlazu 33 konstantno povećava.

[0068] Na slici 4, debljina elementa mlaznice označena je slovom d. Dužina prvog odeljka 31 (paralelno sa središnjom osom 5) može iznositi 10 do 50 % debljine d, na primer 2 mm pri debljini d od 5 mm. Dužina drugog odeljka 31b može iznositi 5 do 30 %. Dužina trećeg odeljka 31c može iznositi 20 do 85 % debljine d.

Lista pozivnih oznaka

[0069]

1 reaktor

pretkomora

komora za reakciju

prstenasti prostor

središnja osa

kućište

prvi deo kućišta

drugi deo kućišta

ulazni kanal

izlazni kanal

unutrašnji omotač

spoljašnji omotač

odvodni kanal

izlazni otvor

prirubnica za pričvršćivanje navojni probušeni otvor

prvo mesto zaustavljanja unutrašnji navoj

unutrašnji navoj

element mlaznice

probušeni otvor / kanal mlaznice ulaz

izlaz

prva osnovna površina

druga osnovna površina nastavak

prsten za pričvršćivanje

ivica

navojni probušeni otvor membrana

unutrašnji deo

spoljašnji deo

uređaj za podešavanje element za podešavanje drugo mesto zaustavljanja spoljašnji navoj spoljašnje uzubljenje zupčanik

signalni vod

signalni vod

signalni vod

kontrolna jedinica jedinica senzora

uređaj za podešavanje element za podešavanje vrh u vidu igle

kanal

spoljašnje uzubljenje zupčanik

Claims (14)

Patentni zahtevi

1. Reaktor (1) za hemijsku reakciju, koji obuhvata

- kućište (10) i komoru (3) za reakciju;

- element (30) mlaznice sa ulazom (32) za dotok barem jednog reagensa u komoru (3) za reakciju, gde je element (30) mlaznice postavljen tako da se može kretati u odnosu na kućište (10);

- senzorni uređaj (80), kojim se može registrovati barem jedna merna promenljiva za vreme hemijske reakcije; i

- uređaj (50) za podešavanje, kojim se može podesiti barem jedan parametar pozicioniranja koji utiče na kretanje elementa (30) mlaznice

- kontrolnu jedinicu (70), koja je projektovana da prihvati izmerni signal senzornog uređaja (80), zasnovan na mernoj promenljivoj senzornog uređaja (80) i da u zavisnosti od izmerenog signala stvori upravljački signal za uređaj (50) za podešavanje,

gde senzorni uređaj (80) obuhvata senzor za registrovanje frekvencije kojom osciluje element mlaznice.

2. Reaktor (1) prema patentnom zahtevu 1, naznačen time, što je predviđeno prvo mesto (21) zaustavljanja i drugo mesto (52) zaustavljanja elementa (30) mlaznice, između kojih se može pomerati element (30) mlaznice, gde podesivi parametar za pozicioniranje predstavlja razmak između prvog mesta (21) zaustavljanja i drugog mesta (52) zaustavljanje.

3. Reaktor (1) prema patentnom zahtevu 2, naznačen time, što se razmak pruža paralelno sa glavnim protočnim pravcem, u kome reagens protiče kroz element (30) mlaznice.

4. Reaktor (1) prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 3, naznačen time, što element (30) mlaznice obuhvata izlaz (33), gde je poprečni presek protoka izlaza (33) veći od poprečnog preseka protoka ulaza (32).

5. Reaktor (1) prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 4, naznačen time, što je element (30) mlaznice realizovan kao disk sa centralnim otvorom (31).

6. Reaktor (1) prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 5, naznačen time, što je element (30) mlaznice pričvršćen za kućište (10) membranom (40) koja ga obavija.

7. Reaktor (1) prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 6, naznačen time, što je predviđen element (91) za podešavanje sa vrhom (92) u vidu igle, koji je postavljen ispred ulaza (32) u element (30) mlaznice tj. koji se angažuje kroz ulaz (32) elementa (30) mlaznice.

8. Reaktor (1) prema patentnom zahtevu 7, naznačen time, što se pozicija vrha (92) u vidu igle u odnosu na ulaz (32) elementa (30) mlaznice može podesiti.

9. Reaktor (1) prema patentnom zahtevu 7 ili 8, naznačen time, što vrh (92) u vidu igle obuhvata kanal (93) za dotok reagensa ili nekog drugog reagensa.

10. Reaktor (1) prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 9, naznačen time, što su blizu ulaza (32) u element (30) mlaznice ugrađene površinske konstrukcije.

11. Postupak regulisanja hemijske reakcije koja se odvija u komori (3) za reakciju u reaktoru, prema zahtevu 1, gde reaktor (1) obuhvata kućište (10) i element (30) mlaznice koji je postavljen tako da se može kretati u odnosu na kućište (10), i ulaz (32) za dotok barem jednog reagensa u komoru (3) za reakciju, gde za vreme reakcije element (30) mlaznice sprovodi oscilatorno kretanje, gde se registruje barem jedan parametar oscilovanja oscilatornog kretanja i gde se reakcija reguliše na osnovu zabeleženog parametra oscilovanja.

12. Postupak prema patentnom zahtevu 11, naznačen time, što parametar oscilovanja predstavlja frekvenciju oscilatornog kretanja elementa (30) mlaznice.

13. Postupak prema zahtevu 11 ili 12, naznačen time, što se oscilatorno kretanje ograničava prvim mestom (21) zaustavljanja elementa (30) mlaznice i drugim mestom (52) zaustavljanja elementa mlaznice, gde se u cilju regulisanja reakcije menja odstojanje između prvog mesta zaustavljanja i drugog mesta zaustavljanja.

14. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 11 do 13, naznačen time, što se položaj vrha (92) u vidu igle u odnosu na ulaz (32) u element (30) mlaznice, koji je postavljen ispred ulaza u element mlaznice i/ili barem delimično prodire kroz ulaz u element mlaznice, menja u cilju regulisanja hemijske reakcije.