CH148748A

CH148748A - Process for the separation of gaseous mixtures into fractions of different specific weights and apparatus for implementing it.

Info

Publication number: CH148748A
Authority: CH
Inventors: Mazza Edoardo
Original assignee: Mazza Edoardo
Priority date: 1927-12-28
Filing date: 1928-12-28
Publication date: 1931-08-15

Description

Procedimento per la separazione di miscugli gassosi in frazioni di peso specifico diverso ed apparecchio per metterlo in opera. La presente invenzione si rapporta ad un procedimento per la separazione dei compo- nenti di miscugli gassosi ed apparecchio per metterlo in opera. Process for the separation of gaseous mixtures into fractions of different specific weights and apparatus for implementing it. The present invention relates to a process for separating the components of gaseous mixtures and an apparatus for implementing it.

Questo proaedimento è caratterizzatô dal fatto che i miscugli si assoggettano almeno una volta all'azione della forza centrifuga, offrendo in pari tempo occasione ai diversi components - eh-e, secondo le loro massé specifiche posseggono velocità d'efflusso -di verse - di separarsi percorrendo vie diverse, di cui almeno una comprende un'apertura di efflusso. This procedure is characterized by the fact that the mixtures are subjected at least once to the action of the centrifugal force, offering at the same time the opportunity to the various components - eh-e, according to their specific masses they possess - different outflow velocities - to separate by following different routes, of which at least one comprises an outflow opening.

Il disegno mostra a titolo d'esempio una forma di. esecuzione dell'apparecchio desti- nato a mettere in opera il procedimento con forme all'invenzione. The drawing shows an example of a shape of. execution of the apparatus intended to implement the process according to the invention.

La fig. 1 è una sezione verticale assiale dell'apparecchio (le oui parti interne furono omesse per chiarezza); La fig. 2 è una sezione parziale secondo la linea spezzata x-x' della fig. 1; La fig. 3 è una vista orizzontale della pianta dell'apparecchio. fig. 1 is a vertical axial section through the apparatus (whose internal parts have been omitted for clarity); fig. 2 is a partial section along the broken line x-x' of fig. 1; fig. 3 is a horizontal plan view of the apparatus.

Nella fig. 1 T, T è un tamburo cavo elle serve ad utilizzare l'energia meccanica di rotazione che gli si trasmette per la separa- zione dei componenti d'un miscuglio gassoso introdotto nel -detto tamburo. L è il fondo del tamburo e L' la sua parete superiore che ha un foro centrale K, K. Il fondo e la pa- rete superiore sono riuniti dalla fascia F, F che possiede aperture f, f', f2 ... e aperture f, f1I, f,IL.., .disposte su due circoli paralleli e collocate in scacchiera in rapporto delle une alle altre. In fig. 1 T, T is a hollow drum which serves to utilize the mechanical rotation energy transmitted to it for the separation of the components of a gaseous mixture introduced into said drum. L is the bottom of the drum and L' its upper wall which has a central hole K, K. The bottom and the upper wall are joined by the band F, F which has openings f, f', f2 ... and openings f, f1I, f,IL.., .arranged on two parallel circles and arranged in a chessboard in relation to each other.

Un albero con asse Z, Z connesso al tam- buro serve a communicargli un movimento di rotazione. Nell'interno del tamburo si tro- vano separâzioni svolgentisi da punti aituati a, prossimità -del centro, alla periferia, e des- tinate a separare ed a mantenere separati i componenti del miscuglio gassoso. Per il cilindro G, G, coincidente coll'aper- tura $, Fi, si introduce il miscuglio gassoso nel tamburo, i componenti di questo miscu- glio sortendo per le aperture f, f1, f2, ece ed f', fJ, f@II. A shaft with Z axis, Z connected to the drum serves to communicate a rotation movement to it. Inside the drum there are separations extending from points located near the center to the periphery and intended to separate and keep the components of the gaseous mixture separate. For the cylinder G, G, coinciding with the opening $, Fi, the gaseous mixture is introduced into the drum, the components of this mixture sorting through the openings f, f1, f2, ece and f', fJ, f @II.

Si applicherà preferibilmente all'albero Z, Z un ventilatore W, W' che servirà a far rifluire il miscuglio gassoso nel tamburo, allo scopo di evitare che nell'interno di esso si manifestino pressioni inferiori all'atmosfe- rica. Per evitare le vïbrazioni moleste del tamburo, si avrà l'avvertenza di appoggiare l'albero Z, Z (il cui asse di figura dovrà coincidere con Passe -di simmetria della massa ruotante) ad un solo punto p-p, meglio se un sostegno oscillante, o giunto cardanico; e di riunire l'albero dell'apparecchio, nella sua parte inferiore, con un giunto elastico, a quello del motore. In questo modo e per l'ef- fetto giroscopico & 11a sua massa, Passe prin cipale d'inerzia si disporrà da sè stesso in coincidenza con lasse di rotazione che sarà anche quello di simmetria -della parte ruo- tante dell'appareechio. In H si trova una guida punteria. sulla quale si impegna libera- ménte l'estremità dell'al'bero Z, Z; questa guida trattiene quest'albero allorchè è in po- sizione -di risposo e gl'impedisce,di sollevarsi col tamburo quando gira. A fan W, W' will preferably be applied to the shaft Z, Z which will serve to make the gaseous mixture flow back into the drum, in order to prevent pressures lower than atmospheric pressure from appearing inside it. To avoid disturbing vibrations of the drum, care must be taken to support the shaft Z, Z (whose axis in the figure must coincide with the symmetry step of the rotating mass) on a single point p-p, better if an oscillating support, or universal joint; and to join the shaft of the apparatus, in its lower part, with an elastic coupling, to that of the motor. In this way and due to the gyroscopic effect & its mass, the main inertia pass will arrange itself in coincidence with the rotation axis which will also be the symmetry axis of the rotating part of the apparatus. A tappet guide is located in H. on which the shaft end Z, Z is freely engaged; this guide holds this shaft when it is at rest and prevents it from rising up with the drum when turning.

Per il condotta M, M, M',M', il miscu- glio gassoso è introdotto nel ventilatore. Si puô egualmente prévedere un condotto N, N ehe permette 4'introdurre in M, 311, dai eanali 8, Sj, una frazione del miscuglio trattato per essere trattata una seconda volta. For the line M, M, M',M', the gaseous mixture is introduced into the fan. One can also envisage a duct N, N which allows 4' to introduce into M, 311, from the channels 8, Sj, a fraction of the treated mixture to be treated a second time .

Gli organi di separazione situati nel tam- buro possono essere in numero qualsivoglia, ma. sono tutti identici tra loro. Essi sono composti primamente da une, parete directrice r, r', r" colla generatrice parallela allasse -di rotazione; secondamente da una seconda pa- rete -direttrice s" con la generatrice egual- mente parallela allasse di rotazione; in terzo luogo da un cilindro c, c avente un taglio g', g". Gli elementi descritti qui sopra for- mano nel loro insieme un condotto di separa- zione che è lui stesso diviso allo sbocco verso la periferia del tamburo da una parete t, t', t". Questa parete potrà avere un'apertura pa- rallela allasse -di rotazione, in g. The separation organs located in the drum can be any number, but. they are all identical to each other. They are composed first of all by a directrix wall r, r', r" with the generatrix parallel to the axis of rotation; secondly by a second directrix wall s" with the generatrix equally parallel to the axis of rotation; thirdly by a cylinder c, c having a cut g', g". The elements described above together form a separating duct which is itself divided at its outlet towards the periphery of the drum by a wall t, t', t". This wall may have an opening parallel to the axis of rotation, in g.

Le aperturef j, f,11... corrispondono ai canali q che sboccano a destra df t, per l'os- servatore all'interno del tamburo, mentre clic le aperturef , f1# f2... corrispondono ai canali q' disposti a sinistra ,di t. The openingsf j, f,11... correspond to the channels q which open to the right df t, for the observer inside the drum, while the openingsf , f1# f2... correspond to the channels q' located to the left of t.

Il tamburo gira in un serbatoio fisso 00' con sbocchi & S' (vedansi le fig. 1 e 3) dis- posto analogamente ai noti inviluppi a chioc- ciola di turbine e pompe centrifughi. Questo serbatoio è diviso in due nella sua altezza, da un diaframma D, Dl che viene contro la parete esterna del tamburo ed è disposto in maniera da dividere il serbatoio in due zone donde l'una, la superiore, RTI ID="0002.0267" WI="18" HE="4" LX="1625" LY="909"> communica colle aperture f 1I', flII... e l'a.ltra con le aperture f, fi, f2.... The drum rotates in a fixed tank 00' with outlets & S' (see Figs. 1 and 3) arranged similarly to the known spiral envelopes of centrifugal turbines and pumps. This tank is divided in two in its height, by a diaphragm D, Dl which comes against the external wall of the drum and is arranged in such a way as to divide the tank into two zones whence one, the upper one, RTI ID="0002.0267" WI="18" HE="4" LX="1625" LY="909"> communicates with openings f 1I', flII... and the other with openings f, fi , f2....

Il miseuglio a. trattare è introdotto per IM , IYI' nel tamburo T, T. Là., per effetto della forza -centrifuga è diretto verso i diversi ca- nali nei quali, essendo nondimeno ancora as- soggettato all'azione della forza centrifuga, è guidato da questi ultimi. The mix a. treat is introduced by IM , IYI' into the drum T, T. There., by effect of the -centrifugal force it is directed towards the different channels in which, being nevertheless still subject to the action of centrifugal force, it is guided by the latter.

Nella fig. 2, le freccie semplici in:dicano 1o spazio percorso dalle parti più leggiere del gas e le freccie doppie, 1o spazio percorso dalle parti pesanti. Allorchè, durante il suo spostamento, il miscuglio gassoso arriva. da- vanti all'apertura. g", g', le parti più leggiere del gas, le quali hanno una più grande velo- cità -d'efflusso, vi trovano un passaggio per il quale si sfogano in quantità maggiori che le parti più pesanti. Cosi si sf ogher à per g", g' una più grande parte dei componenti leggieri e la parte restante del m'iscuglio ri- sulterà più ricca in componenti pesanti. In fig. 2, the simple arrows indicate the space covered by the lightest parts of the gas and the double arrows, the space covered by the heavy parts. When, during its movement, the gaseous mixture arrives. in front of the opening. g", g', the lightest parts of the gas, which have a greater velocity of outflow, find there a passage through which they vent in greater quantities than the heavier parts. Thus it will vent for g", g' a greater part of the light components and the remaining part of the mixture will be richer in heavy components.

Le parti leggiere passeranno nel canale q e -le parti più pesanti per il cavale q'. Per l'apertura g che unisce questi -due canali, ci sarà una scambio di componenti gassosi, nell'uno od altro senso, secondo la maniera onde la separazione dei miscugli fu effet- tuata.. Cosi la massa trattata per effetto di dette ineguali sottrazioni .di molecole e sem- pre subendo l'azione della forza centrifuga perde il corrispondente ëquilibrio .dinamico; per cui questo dovendo stabilirsi aile nuove condizioni del miscuglio, .dovrà dar luogo ad altri spostamenti di molecole con nuova azione separatrice. Le parti le più leggiere del miscuglio -cosi cliviso sortiranno per le aperture f,, fj, f1II e le parti le più pesanti per le aperture f,f', P... le prime penetrando nel condotto S e le seconde nel condotto S1I. The light parts will pass through channel q and the heavier parts through channel q'. Through the opening g which joins these two channels, there will be an exchange of gaseous components, in one or other direction, according to the manner in which the separation of the mixtures was effected. Thus the mass treated by effect of said unequal subtractions .of molecules and always undergoing the action of the centrifugal force it loses the corresponding ëdynamic ëbalance; for which this, having to settle under the new conditions of the mixture, will have to give rise to other displacements of molecules with a new separating action. The lightest parts of the mixture -so cliviso will arise for the openings f,, fj, f1II and the heaviest parts for the openings f,f', P... the former penetrating into the S conduit and the latter into the S1I conduit.

Da S1I oppure -da S le parti le più pesanti o le più leggiere del miscuglio gassoso potreb- bero essere riprese per un condotto N, N per essere trattate una seconda volta, e cosi via. From S1I or -from S the heaviest or lightest parts of the gaseous mixture could be taken back through a conduit N, N to be treated a second time, and so on.

Con un apparecchio quale descritto, e con una velocità periferica di 100 m/sec, una massa gassosa -contenente, tra altro, 6 di idrogeno e3,5 % di carburi di idrogeno pe- santi, fil, decomposta in due frazioni, di cui la più pesante conteneva 3 % di idrogeno e 9,6 % .di carburi di idrogeno pesanti, e la leggera 8,5 % -di idrogeno e praticamente nulla -di idrocarburi pesanti. With an apparatus as described, and with a peripheral speed of 100 m/sec, a gaseous mass -containing, inter alia, 6 of hydrogen and 3.5% of heavy hydrogen carbides, fil , decomposed into two fractions, of which the heavier contained 3% hydrogen and 9.6% heavy hydrogen carbides, and the light 8.5% - hydrogen and practically none - heavy hydrocarbons.

II procedimento descritto è, in ispecie, adatto per la separazione in frazioni .di peso specifico, rispettivamente peso molecolare, diverso di miscugli formati @da due o plu dei corpi aeriformi seguenti: idrogeno; monossido di carbonio; acido -carbonico od anidride car- bonica; nitrogeno od azoto; ossigeno (nei suoi vari stati allotropici); ammoniaca; idro- carburi e @carburi d'idrogeno; gas. acido cia- nidrico; gas solforosi, nitrosi, clorosi; aria atmosferica; vapor d'acqua; gas rari: elio, argon, ecc. The process described is, in particular, suitable for the separation into fractions of different specific weights, respectively molecular weights, of mixtures formed by two or more of the following gaseous bodies: hydrogen; carbon monoxide; -carbonic acid or carbon dioxide; nitrogen or nitrogen; oxygen (in its various allotropic states); ammonia; hydrocarbons and hydrogen carbons; gas. hydrogen cyanide; sulphurous, nitrous, chlorose gases; atmospheric air; steam; rare gases: helium, argon, etc.

Claims

CLAIMS I Process for the -separation of gaseous mixtures into fractions of different specific weights, -characterized by the fact that these mixtures, respectively the fractions obtained, are subjected one or more times to the action of centrifugal force, giving at the same time the possibility for the various components - which, according to - their specific masses, possess different outflow velocities - to separate along different paths, at least one of which includes an outflow opening. II Apparatus for carrying out the process according to claim I, characterized in that it comprises a rotating drum in which the gaseous mixture is subjected one or more times to the action of centrifugal force and in which it is offered in at the same time the possibility for the lighter components and therefore having higher outflow velocities to anticipate the heavier components, and abandon them, so as to find themselves separated from them, following a path comprising an outflow opening. SUB-CLAIMS 1. Process according to claim I. whereby, in the successive different periods of the separation work and in the same curved duct, portions of the lighter gases or heavier ones are gradually removed from the treated fluid, then repeating the action of separation.

2 RTI ID="0003.0262" WI="12" HE="4" LX="1297" LY="1295"> apparatus according to claim II, provided with a mechanical device for maintaining a pressure above atmospheric in the rotating drum of the appliance.

3 Apparatus according to claim II, the rotating drum .of which is constructed in such a way as to be able to arrange itself in such a way that the axis of the figure .of the rotation shaft coincides with the collapse of symmetry of the entire rotating part in order to avoid the vi - brations. 1 Apparatus according to claim II. characterized in that it contains a device for returning to the rotating drum of the apparatus one at least of the fractions into which the mixture was divided.