BG61437B1 - Cyclone with double-acting extraction system - Google Patents

Description

Изобретението се отнася до циклон с двойнодействаща екстракционна система, поспециално до устройство, предназначено да отделя от течност намиращите се в нея частици чрез отлагането им в него. Изобретението обхваща метод и устройство за пречистване на дадена течност, подлежаща на обработка по биологичен път, като се използва посоченият сепаратор на частици.

Известни са различни типове сепаратори, които в по-голямата си част подлагат на вихрово движение даден флуид, подлежащ на обработка, в корпус, чиято форма обикновено има конична част, в която частиците се увеличат с движещия се флуид към върха на коничния стълб т.е. на коничната част, разположена в основата на устройството, за да бъдат след това събрани в една утаителна камера.

В патент на FR № А 2 205 369 се описва сепаратор, в който движещият се флуид, разполагащ се по крайната периферия при завихрянето, се увлича в утаителен съд.

Тъй като сепараторните устройства от този тип осигуряват сепарацията чрез центрофугиране на най-тежките частици, като ги отвеждат към периферията на вихъра, тяхната екстракция, т.е. отделяне от водната (течната) среда, се реализира само частично, тъй като въртящото движение на течността продължава в утаителната камера, а това им пречи да се утаят лесно в дъното. По тази причина такива устройства не са достатъчно ефикасни.

Изобретението има задача да създаде едно устройство за сепариране на частиците, с което да бъдат извличани твърди частици, придвижвани към периферията на завихрения флуид, за да бъдат утаени впоследствие в една утаителна камера, като при това изцяло се избягва смесването на обработваната течност с утаените нечистотии, представляващи остатъци от предишното третиране на течността.

Изобретението има също така задача да създаде едно устройство за сепариране, което позволява да се създаде в центъра на едно основно, насочено надолу въртеливо движение, което да осигурява вторично центрофугиращо отделяне на твърдите частици, останали като суспензия в течността след първото сепари ране, като тази вторична сепарация е последвана от екстракция, която е осигурена от главното, т.е. основното въртеливо движение.

Изобретението има задача и да предложи средства, позволяващи да се улесни обработването на вторичното възходящо въртеливо движение.

Изобретението има задача да създаде устройство за сепариране на частици, съдържащи се в подлежаща на обработка течност, обхващащо един цилиндричен корпус, затворен в горния си край, като същият е снабден със средства за инжектиране на течността, подлежаща на обработка, които са тангенциално ориентирани по отношение на вътрешната стена на корпуса по такъв начин, че да създадат един принудително завихрен, слизащ надолу поток, при което корпусът съдържа в основата един пръстеновиден канал, ограничен от вътрешната повърхнина на цилиндричния корпус и от един централен дефлекторен възел, чийто канал е предназначен да осигури евакуацията на частиците, съдържащи се в подлежащия на обработка флуид една утаителна камера, годна да събере тези частици, като дефлекторният възел е предвиден за създаване на централен вихрообразен възходящ поток на обработвания флуид, и една изходяща аксиална тръба, предвидена в горната част на корпуса за осигуряване евакуацията от колоната аксиално на обработения флуид вън от корпуса. Устройството се характеризира с това, че дефлекторният възел е съставен от една дефлекторна, т.е. отклоняваща плоча, съдържаща поне една централна плоска част, като тази плоча има средства за регулиране на нейната позиция в надлъжна посока, позволяваща да променя и регулира стойността на напречното сечение в прохода на споменатия пръстеновиден канал, и с това, че изходящата аксиална тръба е удължена към основата чрез един елемент за регулиране на генерирания поток отгоре-надолу, създаден от една конична част, разширяваща се към основата и удължена с една цилиндрична част, чиято външен диаметър е по-малък от вътрешния диаметър на цилиндричния корпус по такъв начин, да се създаде между тях една изтичаща струя за регулиране на потока в пръстеновидното напречно сечение.

В един вариант на изпълнение на изобретението се подобрява качеството на главното въртеливо изтичане чрез осигуряване на пръстеновидното пространство, включено между вътрешната стена на цилиндричния корпус и външната стена на елемента за регулиране на потока, с широчина, приблизително равна на една трета от вътрешния радиус на цилиндричния корпус.

Съгласно изобретението стабилността на получените потоци е подобрена, като напречните сечения на проходите в средствата за инжектиране на течността, подлежаща за обработка, са еднакви с това на посоченото пръстеновидно пространство.

Установено е, че за разлика от сепараторните устройства от съществуващото ниво на техниката би било възможно да се избегне циркулацията на флуид във вътрешността на утаителната камера, като се използва една дефлекторна плоча с диаметър, по-голям от вътрешния диаметър на цилиндричния корпус, като тази дефлекторна плоча е разположена под долния край на цилиндричния корпус по такъв начин, че вертикалната компонента на движещия се флуид е отклонена от дефлектора, което възпрепятства цялостната циркулация на флуида във вътрешността на камерата за утаяване. Напротив, частиците, поради тяхната маса, от своя страна, са насочени към края под действието на центробежната сила толкова ефективно, че те навлизат в утаителната камера, за да се наслоят там след това.

В друг вариант на изпълнение на изобретението средствата за инежектиране са съставени от една тръба, чиято ос е перпендикулярна на направлението на образуващите на цилиндричния корпус, като тръбата е фиксирана към корпуса, например чрез заваряване. За да се осигури траекторията на флуида да бъде по същество тангенциална, само половината от тази повърхност в стената на корпуса, която съответства на отвора на тръбата за нагнетяване на флуида, е пробита, като тази половина е разположена между надлъжната ос на симетрия на посочения отворения отвор на тръбата е съответната тангираща стена на корпуса.

В един вариант на изобретението дефлекторният елемент е съставен от една кръгообразна плоча, в която е пробита една серия от канали, предназначени да свържат нейните долна и горна повърхности, като направленията на осите на тези канали върху дефлекторната плоча, откъм страната на изходите на тези канали, са ориентирани тангенциално, т.е. перпендикулярно на всеки радиус, изходящ от центъра на плочата и завършващ в центъра на изходящия отвор, като тези канали са насочени по тяхното продължение от долната към горната повърхност по същия начин, както инжекционния канал, така че да се увеличи създаденият завихрен поток и да се образува вторичният централен завихрен поток. От друга страна, осите на тези канали образуват с горната повърхност на дефлекторната плоча един малък ъгъл, за предпочитане до 30°. Входовете на тези канали са свързани чрез система от канали със захранване на флуид под външно налягане, за предпочитане със същия флуид, както този, подлежащ на обработка. Този вариант на изпълнение позволява да се помогне за създаването на централно вихрообразно изтичане, когато, например флуидът, подлежащ на обработка, е инжектиран под толкова слабо налягане, че това налягане би било недостатъчно, за да осигури централното вихрообразно изтичане. Последното, веднъж създадено, може в известни случаи да отстрани захранването с флуид на дефлекторната плоча, което не е необходимо за поддържане на завихрянето.

В един друг вариант на изобретението върху горната повърхност на дефлекторната плоча с издълбана една вана с плоско дъно, чиито вътрешни бордове са за предпочитане закръглени по такъв начин, че да бъдат като продължение на формата на борда откъм вътрешната повърхност на корпуса. За предпочитане е плоското дъно да има диаметър поне еднакъв с вътрешни диаметър на основата на елемента за регулиране на потока. В предпочитан вариант се закръгля, като се налягания към вътрешната стена на корпуса по такъв начин, че да се подобри нейното продължение на формата с вътрешния борд на издълбаната вана в дефлекторната плоча, като по този начин се реализира едно и също закръгляне, позволяващо завихрянето да бъде насочено от основата към централната част на винта без съпротивления, за да се подпомогне по този начин образуването на централния вихрообразен поток, необходим за втората операция по сепарирането и за отвеждането на обработения флуид.

Известно е също така, че пречистването на води по биологичен път може да бъде реализирано с помощта на методи за биоусилавне, . >·--«.« . - .-л ''o.-W-sr.. - <Γ ·61437 на води по биологичен път може да бъде реализирано с помощта на методи за биоусилавне, които се състоят в обогатяването на замърсената среда със специфични микроорганизми, предназначени да разрушат, т.е. да премахнат 5 замърсяването. Известно е, че за развитието си такива микроорганизми имат нужда да бъдат фиксирани например в опори носачи от минерален тип. Такива опори носачи с микроорганизми се поставят на дъното на водния 10 запас, подлежащ на обработка, откъдето микроорганизмите, развивайки се в порьозните пространства на опорите носачи, нарастват прогресивно и разрушават замърсяването на флуида. Но такива микроорганизми обикновено не 15 понасят светлина и освен това тяхната ефективност намалява, когато трябва да действат в условията на води, подложени на турбулентни течения или на принудителна циркулация, например с помощта на помпи. Поради това една 20 такава система за пречистване по биологичен път може да бъде трудно използвана за поддържане на чистотата в уплътнени басейни с малка височина, например в обществените водоеми. 25

Изобретението има задача да създаде метод и устройство за сепариране на частици, за да осигури пречистването на течности по биологичен път, по-специално за поддържането на басейни по посочения по-горе тип, чрез обо- 30 гатяването на замърсената среда със специфични микроорганизми, фиксирани върху опори носачи.

Изобретението има задача да създаде метод за пречистване на течност по биологичен 35 път, характеризиращ се с това, че той включва един контактен резервоар за захранване с течност за пречистване, или биологичен реактор, съдържащ микроорганизми, фиксирани върху опори носачи, източване на тази течност от кон- 40 тактния резервоар и инжектирането й под налягане в устройство за сепариране на частици, в което да се сепарират от микроорганизмите, съдържащи се в течността, събирането им в една утаителна камера, реинжектирането в кон- 45 тактния резервоар и екстрахирането на обработената и пречистена течност от сепаратора.

Изобретението има задача да създаде устройство за пречистването на течност по биологичен път чрез използването на микроорга- 50 низми, фиксирани върху опора носач, съдържащо един контактен резервоар или биологи чен реактор, съдържащ посочените микроорганизми, в който резервоар се влива канализационна тръба за подход на течност, подлежаща на обработка и/или пречистване, като този контактен резервоар съдържа една изходяща канализационна тръба и средства за инжектиране на импулси към вътрешността на устройство за сепариране на частици от течността за обработка и/или за пречистване, която е изтеглена от контактния резервоар, като утаителната камера на посоченото устройство за сепариране на частици съдържа средства, позволяващи да се изпратят в контактния резервоар частиците в опорите носачи, съдържащи микроорганизмите, отделени от течността по време на функционирането на устройството.

В друг пример на реализация сепараторното устройство съгласно изобретението е с възможност за отделяне на носачите на микроорганизми, съдържащи се в една течност, за да ги инжектира в резервоар или реактор, където те задействат реакциите на разграждане, като излишните микоорганизми, смесени с обработената вода, и последната, след като се евакуира към басейн или към водна мрежа, създава възможност микроорганизмите да продължат да пречистват.

По-нататък са описани за изпълнение примери, които не са ограничителни, съгласно изобретението и в съответствие с приложените фигури, от които:

фигура 1 представлява надлъжен вертикален разрез на устройството за сепариране на частици според първи вариант на изпълнение на изобретението;

фигура 2 - частичен вертикален разрез, увеличен в мащаб, на един вариант на реализация на устройството от фиг.1;

фигура 3 - частичен вертикален разрез на горната част от устройство за сепариране съгласно изобретението;

фигура 4 - напречен разрез по линията IV-IV от фиг.З;

фигура 4а - частичен напречен разрез в увеличен мащаб на един вариант на изпълнение от фиг.4;

фигура 4в - частичен разрез в увеличен мащаб на устройството по линията IVb-IVb от фиг.4а;

фигура 5 - поглед отгоре в увеличен мащаб на дефлекторната плоча, използвана в примера на реализация от фиг.9;

фигура 6 - частичен изглед отгоре на дефлекторната плоча от фиг.5 в увеличен мащаб;

фигура 7 - частичен вертикален разрез по линията VII-V1I от фиг.6;

фигура 8 - частичен изглед отгоре на един вариант на изпълнение на дефлекторната плоча от фиг.6;

фигура 9 - частичен надлъжен вертикален разрез на един вариант на устройството за сепариране съгласно изобретението;

фигура 10 - вертикален изглед, показващ приложение на устройството за сепариране на частици съгласно изобретението;

фигурите от 11 до 13 - схематични изгледи, илюстриращи три варианта за реализация на метод и устройство за обработка на води по биологичен път съгласно изобретението;

фигура 14 - схематично изображение, илюстриращо съответните предпочитани пропорции за оразмеряването на различните съставни елементи на устройството за сепариране на частици съгласно изобретението.

Устройството за сепариране на частици (фиг.1) има корпус 1, представляващ цилиндрична метална тръба, чиято надлъжна от Y-Y’ обикновено е вертикална, но може също в случай на необходимост да бъде наклонена, като този корпус 1 е отворен в своя долен край и съдържа в горния си край пръстеновиден фланец 3. Към този фланец 3 е захванат капак 5, оформен от кръгла плоча, фиксирана върху фланеца 3, например чрез серия от болтове (непоказани на фигурата), с помощта на междинно поставено уплътнително съединение 7. През капака 5 преминава една коаксиална изходяща тръба 9, закрепена неподвижно към него, например с помощта на заварка, като основата на тази изходяща тръба 9 завършва с един регулиращ потока елемент 10, при което същият е изграден от една конична дънна част 11 за слабо сгъстяване, разширяваща се към основата, т.е. към долната част, и преминаваща в цилиндрична част 13 с диаметър, по-малък от този на вътрешната стена на корпуса 1, така че да се образува между тях пръстеновиден проход 14.

Горната част на корпуса 1 е снабден с инжекционна тръба 15, която е фиксирана неподвижно върху корпуса 1 чрез заваряване, а вътрешният й канал 12 е свързан с вътреш ността на корпуса 1. Оста X - X’ на инжекционната тръба 15 е разположена тангенциално по отношение на вътрешната повърхност на корпуса 1 и напречно по отношение на надлъжната му ос Y - Y’. Външният край на инжекционната тръба 15 има средства за свързване например резбовани, позволяващи й да се свърже с източник на флуид за обработка.

Утаителната камера 17 е изградена от полусферичен резервоар 19, и е присъединена към основата на корпус 1 с помощта на една горна хоризонтална плоча 18 на полусферичния резервоар 19. Основата на утаителната камера 17 има разположена върху нейната вътрешна повърхност, по надлъжната ос Y-Y’, цилиндрична опора 20, долният край на която е разширен, за да се осигури добрата й фиксация върху утаителната камера 17. Цилиндричната опора 20 е пробита, като през нея е изработен изцяло един резбови проходен отвор 21, който преминава и през основата на утаителната камера 17. В този резбови отвор 21 е монтиран един винт 23, чийто горен край е свързан с една кръгообразна дефлекторна плоча 25, разположена перпендикулярно на надължната ос Y-Y’ и с диаметър, близък до външния диаметър на корпуса 1, така че да е в състояние да запуши изцяло неговия долен отвор. Долният край на винта 23 преминава под утаителната камера 17 и има една квадратна глава 27, предназначена за неговото завъртане. По този начин става възможно завъртането на винта 23 повече или по-малко да бъде позиционирана в надлъжно направление, т.е. по посоката на оста Y-Y’ на корпуса 1, дефлекторната плоча 25 спрямо основата на корпуса 1. По такъв начин се регулира сечението на прохода, оформен от едно пръстеновидно пространство 26 между горната повърхност на дефлекторната плоча 25 и долния край на корпуса 1. Една контрагайка 29, завинтена върху винта 23, позволява да се осигури неподвижността на дефлекторната плоча 25 по отношение на утаителната камера 17 и следователно по отношение на основата на корпуса 1 в една предварително определена зададена позиция.

Дефлекторната плоча 25 може също да има един конично оформен борд 24 (фиг.2), разширяващ се към долната част и наклонен по отношение на надлъжната ос Y-Y’ на около 45° по такъв начин, че да се подобри формата на пръстеновидното проходно пространство 26 и да се благоприятства преминаването на частиците, извлечени от флуида. Дъното на утаиетлната камера 17 е осигурено със средство за изпразване 31, предназначено да осигури изваждането на утайките от нечистотии, които са насъбрани при функционирането на устройството, като това средство за изпразване може да бъде например една обикновена винтова пробка.

Функционирането на устройството съгласно изобретението е изключително интересно предимно за това, че то позволява да бъде реализирано сепариране чрез центрофугиране с двоен ефект.

Поради тангенциалната ориентация на инжекционната тръба 15, флуидът, проникващ в корпуса 1, получава по познат начин едно въртеливо движение, което бива канализиарно чрез коничната част 11 на регулиращия потока елемент 10, след това от цилиндричната част 13 на същия елемент 10, за да се оформи едно принудително въртеливо низходящо движение по X, след което се отклонява при съприкосновението си с дефлекторната плоча 25 и образува след това един въртелив възходящ поток аксиално по Y, насочен в противоток във вътрешността на низходящото въртеливо движение по X. Това обозначено с Y възходящо движение на потока навлиза във вътрешното пространство 16 на регулиращия потока елемент 10, за да бъде извадено навън от устройството чрез изходяща тръба 9. Твърдите частици, съдържащи се в инжектирания за обработка флуид, са отделени от него под действието на центробежните сили на принудителното въртеливо движение и като недостигнат стената до пръстеновидното проходно пространство 26, биват изваждани от корпуса 1 и изхвърляни в утаителната камера 17, където те се утаяват. Следва да се отбележи, че това утаяване е възможно благодарение на това, че движещата се течност в корпуса 1 не е въвличана в утаителната камера 17, тъй като не съществува никаква връзка във вертикално направление между корпуса 1 и утаителната камера 17. Съществува следователно едно отделяне, извършвано от течността по време на нейното третиране в корпуса 1 на утайките, които се образуват в утаителната камера 17, и това е изключително интересно и благоприятно в хигиенен план.

След отклонението на движещата се течност при контакта й с дефлекторната плоча 25 въртеливо възходящият централен поток Y упражнява върху фините частици, останали във вид на суспензия в течността, едно центрофугално действие така добре, че те биват изпращани във външния поток X, който по този начин ги извлича и ги увлича в своето собствено движение, за да ги елиминира през пръстеновидното проходно пространство 26.

По този начин устройството съгласно изобретението благодарение на това двойно центрофугиращо сепариране има много висок коефициент на полезно действие.

За да се благоприятства отклонението на флуида на основата на това устройство ,както е представено на фигура 2, горната повърхност на дефлекторната плоча 25 е издълбана така, че е оформена една централна вана 35, чието дъно 36 е плоско, а вътрешният й брод 37 е наклонен от дъното към височината и отвътре-навън по отношение на надлъжната ос Y-Y’. За предпочитане е в основата на вътрешната стена на корпуса 1 да се оформи едно закръгление 4, при което издълбаната вана е ориентирана към вътрешността на корпуса 1, като това закръгление се нагажда прецизно към вътрешния борд 37 на ваната 35. Коничният борд 24 на дефлекторната плоча 25 е наклонен около 45° по отношение на надлъжната ос Y-Y’ на устройството и пространството, образувано между последната и основата на корпуса 1, оформя пръстеновидното проходно пространство 26.

Обстоятелството че съгласно изобретението може да се регулира напречното сечение на пръстеновидното проходно пространство 26, дава възможност на частиците да се движат към утаителната камера 17, а възможността да се променя надлъжното позициониране на основата на централно оформения въртелия поток Y позволява да се разшири областта на приложение на устройството за сепариране на частици съгласно изобретението и да се използва например едно такова устройство с флуиди и частици с твърде различни физически параметри.

Във всички случаи устройството за сепариране на частици съгласно изобретението би могло да бъде приспособено към изискванията на потребителя чрез просто регулиране на надлъжното позициониране на дефлектор пата плоча 25 в зависимост от многобройните варианти на условията на функциониране, за да се осъществи оптимален резултат.

Устройството съгласно изобретението позволява също по време на неговото пускане да бъде реализирано едно зададено позициониране на дефлекторната плоча 25, което е изключително благоприятно за установяване на принудителното въртеливо движение, след образуването на което да се реализира едно ново позициониране, по-благоприятно за условията за желаното сепариране.

Различните позиции на дефлекторната плоча 25 могат естествено да бъдат задавани с помощта на автоматизирани средства.

По-специално, за да се благоприятства при включването образуването на вихри и установяването на вихрообразно аксиално възходящо движение Y на обработвания флуид, би могло да се инсталират повече инжекционни тръби за флуида, за да се сумират тангенциалните усилия, приложени върху обработвания флуид.

При варианта, представен на фигурите 3 и 4, се използват три инжекционни тръби 15а, 15в и 15с, разположени на ъглови състояния една от друга по на 120, чиито оси X - X’ са разположени тангенциално по отношение на вътрешната повърхност на корпуса 1. Инжекционни тръби 15ь, 15в и 15с са разположени в три напречни сечения, намиращи се последователно едно под друго.

При друг вариант на изпълнение, представен на фигура 4а, корпусът 1 съдържа една инжекционна тръба 15 за третирания флуид, която е разположена по такъв начин, че една от нейните образуващи да бъде тангента на едно напречно сечение на корпуса 1. Вътрешният канал на тази инжекционна тръба 15 е свързан с вътрешността на корпуса 1 чрез един отвор 12а, който е пробит в стената на корпуса 1.

Както е представено на фигури 4а и 4в, само половината от повърхността на корпуса, разположена към вътрешния канал 12, е пробита. Така устройството позволява струите течност, които са тангенциални на вътрешната стена на корпуса 1, да имат предимство, като по този начин се подобрява образуването на принудително вихрообразно движение.

Съгласно един друг вариант на изобретението дефлекторната плоча 25 е пробита от серия проходни канали отвори, захранвани с флуид под налягане, които са ориентирани тангенциално по отношение плочата 25 по начин, позволяващ създаването на флуидни струи, които помагат образуването на централно възходящо вихрово движение Y. На фигури от 5 до 9 дефлекторната плоча 25 е пресечена от серия канали 40, например на брой осем, тръгващи от периферията на долната повърхност 42 на дефлекторната плоча 25, където те образуват входящи отвори 45, за да излязат върху горната повърхност 44 на плочата 25 със своите изходящи отвори 46. Изходящите отвори 46 са разположени равномерно върху една централна окръжност с център 0 на плочата 25 и с радиус г по такъв начин, че един централен ъгъл а отделящ два съответни изходящи отвора 46, да бъде равен на 45. Тези канали 40 с ориентирани по такъв начин, че тяхната ос на симетрия Ζ-Ζ’οφορ.ΜΑ, както е показано на фигура 7, един ъгъл с горната повърхност 44 на дефлектораната плоча 25, за предпочитане в границите на 30. Нещо повече, както е показано на фигура 5, ортогоналната проекция аа’ на ос на симетрия ζ-ζ’ на канал 40 на изхода на отвор 46 преминава през средата D на отсечка ВС, свързваща центровете В и С на два следващи един след друг изходящи отвора 46 (по посока Т на изходящите вихри Υ). Установен с е, че това ориентиране на каналите 40 на изхода на плочата 25 би позволило едно оптимално увличане на вътрешното възходящо вихрово движение Υ.

Естествено, както е представено на фигура 8, каналите 40 могат да бъдат различен брой и с такава форма, че да намалят радиуса г’ на окръжността, върху която са разпределени входящите отвори 45 на тези канали 40. Обаче в тази форма на изпълнение, както и в предишните, каналите 40 имат за предпочитане на изхода една праволинейна част 40', от която проекцията а-а’ на оста на симетрия има същите геометрични свойства, както описаните в предишната реализация.

На фигура 9 е представено едно устройство, позволяващо да се осигури едновременно едно захранване с флуид на дефлекторната плоча 25 и надлъжното й преместване по начин, позволяващ това преместване да се реализира по време на функционирането на устройството, без да се предизвика изтичане на флуид навън от устройството. За тази цел през дъното на утаителната камера 17 е прекарана една аксиална тръба 90 по оста Y-Y’, фиксирана например чрез заваряване към утаителната камера 17 и затворена с помощта на запушалка 92. Към долната повърхнина42 на дефлекторната плоча 25 е закрепена, също чрез заваряване, една тръба 94, положена по оста Y-Y’ с вътрешен диаметър, по-голям от външния диаметър на аксиалната тръба 90, по начин, позволяващ аксиалното приплъзване на тези две тръби една в друга, като вътрешният обем на тръбата 94 е свързан с входящите отвори 45 на каналите 40, а две торообразни уплътнения 96 са разположени в периферни жлебове, предвидени в едната от тези две тръби, така че да се осигури между тях уплътнение за флуида. Един аксиален винт 98 е закрепен с помощта на заварка върху долната повърхност 42 на дефлекторната плоча 25, като е предвиден да се навива в една резбова гайка 100, поддържана чрез фланец 102 по вътрешната стена на аксиалната тръба 90 по начин, позволяващ свободна циркулация на флуида между вътрешната стена на аксиалната тръба 90 и гайката 100. Аксиалната тръба 90 обхваща възел за захранване с флуид под налягане, съставен от захранваща тръба 108, съдържаща средства за свързване 110, позволяващи нейното съединяване към дадено захранване с флуид под налягане. Предвидени са уплътнителни средства 104 между аксиалната тръба 90 и аксиалиня винт 93, под долната част на захранващата тръба 108. Долната част на аксиалиня винт 98 завършва с квадратна глава 106 на завъртането му.

След като бъде отстранена запушалката 92, може да се завърти аксиалният винт 98, като се действа върху квадратната глава 106. При това действие аксиалният винт 98 се завива или развива в гайката 100, като по този начин се преместват надлъжно съвместно дефлекторната плоча 25 и тръбата 90, като се запазва уплътнението между тези две тръби по отношение на външната среда.

Устройството за сепариране на частици съгласно изобретението може да бъде употребено, както е представено на фигура 10, в една водоразпределителна мрежа. За да се направи това, инжекционната тръба 15 за вода, подлежаща на обработка от устройството за сепариране, е свързана с една канализационна тръба 50 за захранваща вода чрез един управляващ електрически клапан 52, а тръбата 9 на изхода на обработената вода е свързана с една кана лизационна мрежова тръба 51, осигуряваща непрекъснатост във водоразпределителната мрежа.

Тръбата 54 свързва изхода на управляващия електроклапан 52 със средството за захранване с вода на дефлекторната плоча 25. Един диференциален манометър 62 отчита разликата в наляганията, съответно между водата за обработка, пристигаща от канализационната тръба 50, и обработената вода, излизаща през канализационната мрежова тръба 51, по начин, позволяващ регулирането на интензитета на вихровото движение във функция от естеството на флуида, подлежащ на обработка, и съдържащите се в него частици, например като се действа с помощта на управляващ клапан 53. Електрически клапан 60 осигурява отстраняването на утайките, които се натрупват на дъното на утаителната камера 17 по време на функционирането на устройството.

Установено е, че по-специално при обработката оптималната ефективност в действието на устройството за сепариране на частици се получава, когато пропорциите, достатъчно добре дефинирани за отделните съставни елементи, са били точно спазвани.

В един пример на изпълнение пропорционалните отношения са посочени в следващата таблица, като са представени във функция от вътрешния диаметър d на корпуса 1 и в съответствие с изпълнението от фиг. 14.

Дължина на корпуса 1 ..............L = 5d

Диаметър на инжекционната тръба 15.....................................dl= d/4

Диаметър на изходящата тръба 9.......................................d2= d/4

Разстояние между малката основа на коничната част 11 на регулиращия елемент и горната част на корпуса 1 ........е = d/2

Диаметър на цилиндричната част 13 на регулиращия елемент 10......f = d-20 mm

Надлъжен ход на дефлекторната плоча.................с = 30 mm

Устройството съгласно изобретението може също да бъде използвано за реализиране пречистването на води по биологичен път, по-специално, когато при тях се прилага един метод биофиксация, състоящ се от поставяне във водата, подлежаща на третиране, на микроорганизми, предварително фиксирани върху опори носачи, например минерали, при което тези микроорганизми се развиват в кухите пространства на порьозните опори носачи и биват изпускани прогресивно, за да премахнат замърсяването наоколо.

В примера за изпълнение, посочен на фигура 11, се илюстрира пречистването по биологичен път на водата, съдържаща се в басейн 120. За тази цел чрез тръба 122 се свързва дъното на басейна с резервоар реактор, или контактен резервоар 124, съдържащи микроорганизми от подходящо естество за типа обработка, която ще се реализира, фиксирани върху опори носачи, например минерали, като дъното на контактния резервоар 124 е свързано с тръба 126 с прочистващия отвор на една утаителна камера 17 от устройство за сепариране на частици съгласно изобретението.

Изходящата тръба 9 на това устройство е свързана чрез тръба 130 с горната част на басейна 120, за да се поддържа състояние на незамърсеност. Преливна тръба 132 е вмъкната в контактния резервоар 124 през горната му част, за да се извлече от него водата с помощта на помпа 134, евентуално управлявана от реле за време, и да се инжектира посредством тръбата 136 в инжекционната тръба 15 на устройството.

В един вариант на изпълнение допълнителна тръба 137 свързва тръбата 136 със захранващ с вода елемент 138 към дефлекторната плоча 25.

Когато се пусне, помпата 134 нагнетява в устройството чрез тръба 136 определено количество вода за обработка, съдържаща микроорганизми, фиксирани върху опори носачи, както и евентуално други частици, като създаденото завихряне в сепаратора позволява да се съберат в утаителната камера 17, на дъното й, както частиците, съдържащи се във водата, така и опорите носачи на микроорганизмите, които впоследствие се изваждат и се отправят чрез тръбата 126 в контактния резервоар 124. В този резервоар се създава възможност микроорганизмите да действат по напълно ефикасен начин, защото са запазени от действието на светлина, от една страна, и от друга - от силните течения, предизвикани от помпата. Обработената вода, натоварена с излишъка от микроорганизми, се отпраща чрез изходящата тръба 9 на устройството и тръба 130 в басейна 120.

По този начин методът и устройството за сепариране и обработка по биологичен път на водата, съдържаща се в един басейн, позволява оптимално действие на използваните микроорганизми там, където съоръженията от съществуващото досега ниво на техниката са били като цяло неефикасни.

Би могло, както е представено на фигура 12, да се използва контактен резервоар 124, отворен в горната си част, като нивото на водата в него при този случай е осигурено от басейн 120, който е желателно да бъде поддържан в незамърсено състояние посредством принципа на скачените съдове. Очевидно е, че би могло да се използва осигуряването на определено ниво с помощта на други средства, например приспособления за измерване на нивото, свързани с помпената и електроклапанната система.

Методът и устройството за пречистване по биологичен път съгласно изобретението не се ограничават до прилагането им само при басейни, канавки или други типове средства за съхранение.

Както е предоставено на фигура 13, е възможно да се реализира изобретението за осигуряване пречистването във водоразпределителна мрежа. За тази цел към отклонителната тръба 140 на водоразпределителната мрежа се свързва контактен резервоар 124, чиято основа е свързана чрез тръба 142, на която е монтиран контролно-управляващ клапан 150 и горен водопроводен кран 144. Изходящата част на горния водопроводен кран 144, представляващ водоразпределителен торйник, е свързан чрез контролно-управляващ клапан 151 с изходящата тръба 9 на устройство за сепариране на частици с помощта на водоразпределителен тройник 146, за да продължи по-нататък към водната мрежа. Контактният резервоар 124 е свързан с устройството по същия начин, както в изпълненията, показани на фигури 11 и 12. Това изпълнение на изобретението функционира по същия начин, като описания по-горе, и позволява да се осигури едновременно физическа и биологична обработка, в процентно съотношение, зададено от течащия дебит в отклонителната тръба 140, процент, който може да бъде регулиран, т.е. променян, с помощта на клапаните за контрол на дебита 150 и 151.

Също така може да се използват средствата за захранване с флуид за обработка в дефлекторната плоча 25, за да се вкарват в корпуса 1 обработващи продукти, които, поради резултативното разбъркване в него, вследствие на вихрообразното изтичане, се смесват по начин, ефикасен за течността, подлежаща на обработка.

Claims (21)

1. Циклон с двойнодействаща екстракционна система, съдържащ цилиндричен корпус (1), затворен в горния си край, като последният е снабден със средства за инжектиране (15) на флуида (течността), подлежащ на обработка, тангенциално ориентиран по отношение вътрешната стена на корпуса (1) по начин, позволяващ създаване на принудително въртеливо изтичане, като корпусът (1) оформя в основата си пръстеновиден канал (26), ограничен от вътрешната стена на корпуса (1) и от централен дефлекторен възел, предназначен да осигури евакуацията на частиците, съдържащи се в подложената на обработка течност, и една утаителна камера (17) за събиране на частиците, като дефлекторният възел е предназначен да генерира централно възходящо вихрово изтичане на обработваната течност, изходяща аксиална тръба (9), монтирана в горната част на корпуса (1) за осигуряване евакуацията на аксиалната колона обработена течност вън от корпуса (1), характеризиращ се с това, че дефлекторният възел е съставен от една дефлекторна плоча (25), имаща поне една плоска централна част, като тази плоча съдържа средства за регулиране на нейното надлъжно позициониране, позволяващо да се изменя и регулира стойността на напречното сечение на пръстеновидния проходен канал (26) и с това, че изходящата аксиална тръба (9) е удължена към основата надолу чрез един регулиращ потока елемент (10), съставен отгоре-надолу последователно от конична част (11), разширяваща се надолу и продължаваща с цилиндрична част (13), чийто външен диаметър е по-малък от вътрешния диаметър на корпуса (1) по начин, осигуряващ създаването между тях на изтичащ пасаж с пръстеновидно напречно сечение (14).

2. Циклон съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че диаметърът на плоска та централна част (36) е поне еднакъв с вътрешния диаметър в долната част на регулиращия потока елемент (10).

3. Циклон съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че широчината на пасажа с пръстеновидно напречно сечение (14), ограничен между вътрешната стена на корпуса (1) и цилиндричната част (13) на регулиращия потока елемент (10), е от порядъка на 1/3 от вътрешния радиус на корпуса (1).

4. Циклон съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че върхът на коничната част (11) от елемента (10) се разполага по надлъжната ос Υ - Y’ на едно ниво, приблизително в частта под изходящия отвор на инжекционното средство (15).

5. Циклон съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че сеченията на отворите на средствата за инжектиране (15) и отвора За изтичане на пръстеновидното напречно сечение (14) са идентични.

6. Циклон съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че средствата за инжектиране са съставени от тръбообразен елемент (15), свързан с корпуса (1), като вътрешният проход (12) на елемента (15) завършва в корпуса чрез отвор (12а), разположен в рамките на едната половина от сечението на отвора (12), обхващащ частта между оста на симетрия на отвора (12) и външната страна, тангентна на корпуса (1).

7. Циклон съгласно претенции 1 и 2, характеризиращ се с това, че дефлекторната плоча (25) има кръгообразна форма и върху нейната горна повърхност е издълбана една кръгообразна ваничка (35), чийто вътрешен периферен борд е наклонен отдолу-нагоре и отвътре-навън.

8. Циклон съгласно претенция 7, характеризиращ се с това, че долната част от вътрешната повърхност на корпуса (1) е закръглена към вътрешността на последния с реборд (4) по такъв начин, че да бъде приблизително в непрекъснатост с формата на борда по вътрешната периферия (37) на ваничката (35) в дефлекторната плоча (25).

9. Циклон съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че дефлекторната плоча (25) има една външна пръстеновидна част (24), наклонена отгоре-надолу и отвътре-навън спрямо плочата (25), и която е разположена по долния край на корпуса (1), като между нея и посочената долна част на корпуса (1) е оформен един пръстеновиден канал (26) за изтичане.

10. Циклон съгласно претенция 1. характеризиращ се с това, че дефлекторната плоча (25) е пресечена от поне един канал (40), съдържащ входящ отвор (45), намиращ се на долната страна (42), и изходящ отвор (46), излизащ върху горната страна (44), като входящият отвор (45) е захранван с флуид под налягане.

11. Циклон съгласно претенция 10, характеризиращ се с това, че захранването с флуид под налягане на дефлекторната плоча (25) е свързано със средствата за инжектиране (15) на флуида за обработка.

12. Циклон съгласно претенция 11, характеризиращ се с това, че дефлекторната плоча (25) съдържа поне три канала (40), чиято ос на симетрия Ζ - Z’ на изхода на плочата (25) оформя с горната страна, т.е. с горната повърхност (44) на същата, един ъгъл β, равен най-много на 30°.

13. Циклон съгласно претенция 12, характеризиращ се с това, че входящите отвори (45) и изходящите отвори (46) на каналите (40) са равномерно ъглово разпределени върху окръжности с радиуси, съответно (г’и г), с център (0) в центъра на плочата (25) и проекцията (а - а’) на оста на симетрия (ζ - ζ’) на всеки канал (40) върху плочата (25) преминава през средата (D) на една отсечка (ВС), свързваща центрове (В и С), съответно на двата последващи един след друг изходящи отвори (46) при движение по посока (Т) на въртенето.

14. Циклон съгласно претенциите 10,11, 12 и 13, характеризиращ се с това, че долната част на утаителната камера (17) е пронизана по уплътнен начин от една аксиална тръба (90),а към долната повърхност (42) на дефлекторната плоча (25) е захваната една втора аксиална тръба (94), чийто вътрешен обем е във връзка с входящите отвори (45) на посочените канали (40), с вътрешен диаметър, поголям от външния диаметър на долната аксиална тръба (90) по такъв начин, че да се позволи едно приплъзване, аксиално една в друга на тези две тръби, уплътнителни средства (96), осигуряващи непропускливост на флуида между тях, като един аксиален закрепен винт (98) е закрепен също от долната страна (42) дефлекторната плоча (25), бива навиван в един резбови елемент (100), взаимно свързан с вът решната стена на долната аксиална тръба (90), позволявайки свободна циркулация на флуида от едната и другата страна на резбовия елемент (100), като това устройство съдържа средство за захранване (108) с флуид под налягане на долната аксиална тръба (90), уплътнителни средства (104), предвидени между тръба (90) и винт (98), под входа на средството за захранване (108) с флуид под налягане, а долният край на винта (98) съдържа средство за привеждането му в ротация (106).

15. Циклон съгласно претенция 14, характеризиращ се с това, че каналите (40) обхващат и средства за захранване с поне един продукт за третиране, смесен с флуида.

16. Циклон съгласно претенция 15, характеризиращ се с това, че дължината (L) на корпуса (1) е равна на около пет пъти неговия вътрешен диаметър (d), диаметърът (dl) на инжекционната тръба (15) е около 1/4 от вътрешния диаметър (d) на корпуса (1), диаметърът (d2) на изходящата тръба (9) е равен на 1/4 от вътрешния диаметър (d) на корпуса (I) , разстоянието между малката основа на коничната част (11) от регулиращия потока елемент (10) и горната част на корпуса (1) е равно на половината от вътрешния диаметър (d), диаметърът (f) на цилиндричната част (13), представляваща продължение на коничната част (II) от регулиращия потока елемент (10) е по-малък с 20 mm от вътрешния диаметър (d) на корпуса (1), а надлъжният ход (с) на дефлекторната плоча (25) е равен на 30 mm.

17. Метод за пречистване на една течност по биологичен път, характеризиращ се с това, че се състои в захранване с течност за пречистване на един контактен резервоар или биологичен реактор (124), съдържащ микроорганизми, фиксирани върху опори носачи, извличане на тази течност от контактния резервоар (124) и инжектирането й под налягане в едно устройство за сепариране на частици (циклон с двойнодействаща екстракционна система) съгласно претенциите от 1 до 16, сепарирането в последния на частиците и опорите носачи на микроорганизмите, съдържащи се в течността, събирането им в утаителна камера (17), реинжектирането в контактния резервоар (124) и извеждането на обработената и пречистена течност от сепараторното устройство.

18. Метод съгласно претенция 17, ха11 рактеризиращ сс с това, че циклонът с двойнодействаща екстракционна система се поставя в действие периодично.

19. Устройство за пречистване на течност по биологичен път чрез използване на микроор- 5 ганизми, фиксирани върху опори носачи, характеризиращо се с това, че съдържа един контактен резервоар (124) или биологичен реактор, съдържащ, както е посочено по-горе, микроорганизми, в който резервоар (124) се вливат тръби (122 и 142) за доставяне на течността за обработка и/или пречистване като този контактен резервоар (124) е снабден също с една изходяща тръба (136) и със средства за инжектиране (134), действащи пулсиращо (периодично) към вътрешността на един циклон съгласно претенциите от 1 до 16 на течността за обработване и/или пречистване, изтеглена от контактния резервоар (124), като утаителната камера (17) на циклона съдържа средства, позволяващи да се отведат в контактния резерво ар (124) частиците и опорите носачи с микроорганизмите, отделени от течността по време на функционирането на циклона.

20. Устройство съгласно претенция 19, характеризиращо се с това, че контактният резервоар (124) е конструиран като един съд, чиято горна част е открита към атмосферния въздух.

21. Устройство съгласно претенция 20, характеризиращо се с това, че тръбата (142) за доставка на течността за обработка и/или пречистване е свързана чрез разклонител (144) с тръба (140) от водоразпределителната мрежа и с изходящата тръба (9) на сепаратора на частици, с който се увлича обработената и/ или пречистената течност с помощта на втори разклонител (146) към същата водоразпределителна мрежа (140), разположен низходящо по потока спрямо първия.