[发明专利]一种磁悬浮球形转子超重力反应器及其转子不平衡调控方法

说明书

本发明公开了一种磁悬浮球形转子超重力反应器及其转子不平衡调控方法，该反应器通过多组悬浮控制‑旋转驱动线圈产生的电磁合力和合力矩，使转子可以悬浮在壳体中并绕轴心线旋转；通过电磁控制系统实现了一种磁悬浮球形转子不平衡调控方法。当利用传感器监测到转子发生质量不平衡时，电磁控制系统控制转子沿指定方向移动和旋转，将转子轴心线和质心位置调回到反应器轴心线上，从而实现转子平衡。本发明解决了常规超重力反应器反应中物料黏附填料，导致转子不平衡振动，造成轴承和密封损坏泄漏等问题。

技术领域

本发明涉及一种磁悬浮球形转子超重力反应器及其转子不平衡调控方法，属于化工设备领域。

背景技术

超重力反应器是过程强化设备的典型代表，通过内部转子填料高速旋转产生的离心力场来模拟超重力场，具有强化微观混合和传质的功能。与传统的塔式反应容器相比，有着设备体积小、传质效率高的特点。然而在超重力反应器工作过程中，由于在反应物料液中存在固体颗粒或传质过程中常常产生固态的中间产物，极易黏附在转子的丝网填料上，导致转子质量不平衡，引发转子振动，极大缩短了轴承与密封的寿命。转子不平衡造成的轴承故障一直制约超重力反应器长周期运转和大型化进程。当填料上黏附物料时，在线主动平衡仅能实现暂时的平衡，平衡后不久，不平衡质量又再次产生。因此，现有的技术中只能采用停车清洗转子的方法来消除转子不平衡质量。

尽管上述方法可以暂时消除转子的不平衡质量，但是在实际生产中停车清洗会导致很大的经济损失。因此，需要设计一种可以自动平衡的超重力反应器结构，实现转子的自动平衡，避免转子不平衡带来的振动与设备损耗，维持超重力反应器长周期运行。

发明内容

本申请一种磁悬浮球形转子超重力反应器，其特征在于：所述反应器包括球形外壳、旋转喷淋头、镂空球形转子和电磁控制系统；所述镂空球形转子表面镶嵌有磁极，每个磁极有一个N极和一个S极，所述电磁控制系统控制所述镂空球形转子悬浮在球形外壳中，并绕所述超重力反应器的轴心线转动；当所述反应器转子产生质量不平衡时，所述电磁控制系统施加电磁合力和合力矩，通过电磁作用实现所述镂空球形转子的悬浮移动控制与多自由度旋转，将转子轴心线和质心位置调回反应器轴心线以抵消不平衡效应，从而消除所述球形转子产生的不平衡质量。

根据上述权利要求的超重力反应器，其特征还在于：所述镂空球形转子为一镂空球壳结构，里面填充填料；所述反应器外壳包含气相流体进、出口和液相流体进、出口，所述液相流体进口连接所述旋转喷淋头；所述旋转喷淋头转动速度和所述镂空球形转子的转动速度同步，液相流体经所述液相流体进口和所述旋转喷淋头喷射进转子填料中；所述液相流体在填料中呈径向和轴向流动分布；所述气相流体经气相流体进口进入反应器中的填料中；所述液相流体和所述气相流体在填料中发生传质反应。

根据上述权利要求所述的超重力反应器，其特征还在于：所述电磁控制系统包括：位移传感器、位移信号转换器、控制器、功率放大器以及悬浮控制-旋转驱动线圈组；所述位移传感器用于监测所述镂空球形转子与所述反应器外壳的间隙距离，计算得到得到转子的位移信息与运动状态，由所述位移信号转换器将所述位移信息转换为所述控制器可以识别与处理的电信号，并返回给控制器，所述控制器识别与处理所述电信号之后再发出控制信号，控制所述功率放大器向所述悬浮控制-旋转驱动线圈提供适当的驱动电流，并通过所述悬浮控制-旋转驱动线圈组电流变化来实现所述球形镂空转子的悬浮控制与旋转。